EP1987386A2 - Optisches system für die digitale kinoprojektion - Google Patents

Optisches system für die digitale kinoprojektion

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Publication number
EP1987386A2
EP1987386A2 EP07722813A EP07722813A EP1987386A2 EP 1987386 A2 EP1987386 A2 EP 1987386A2 EP 07722813 A EP07722813 A EP 07722813A EP 07722813 A EP07722813 A EP 07722813A EP 1987386 A2 EP1987386 A2 EP 1987386A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens
projection
positive
negative
focal length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07722813A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Udo Schauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jos Schneider Optische Werke GmbH
Original Assignee
Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jos Schneider Optische Werke GmbH filed Critical Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority to EP09006532A priority Critical patent/EP2083302A3/de
Publication of EP1987386A2 publication Critical patent/EP1987386A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/02—Optical objectives with means for varying the magnification by changing, adding, or subtracting a part of the objective, e.g. convertible objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/16—Beam splitting or combining systems used as aids for focusing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen

Definitions

  • the invention relates to a projection objective or an optical system with a projection objective for the projection of digital image data.
  • Such projection lenses are mainly used in digital video technology for the projection of digitally recorded images in cinemas, in advertising or presentations.
  • the main field of application of the invention is digital cinema projection.
  • the digital widescreen format is often referred to as l, 9: l format.
  • the digital Cinemascope format is projected, which has the format 2.37: 1.
  • the picture is squeezed when shooting through the lens.
  • the recorded image has a width to height ratio of 1.9: 1.
  • the distortion during projection is achieved by a projection lens which, together with an anamorphic image on the screen, reconstructs the widthwise image in the format 2.37: 1.
  • the image i. d. R. already recorded in the format 1.9: 1.
  • the captured image is not changed.
  • DMD Digital Mirror Device
  • Full-color image information can also be displayed, for example by guiding the three primary colors red, green and blue to three different DMD matrices.
  • These three DMD matrices are electronically controlled and each generate one image from the three color channels for the individual primary colors. By means of a beam combiner, these individually generated images are brought together again and magnified via a projection lens a projection screen or a screen played.
  • the DMD currently used for cinema projection is typically 1.9: 1, corresponding to 2048 * 1080 square pixels.
  • the side facing the beam combiner is referred to as the object side. In conventional projection technology, this corresponds to the film side of the lens.
  • the image information source eg, the DMD
  • projection lenses for the digital projection must have a high focal length.
  • the cutting distance is defined as the distance of the last object-side lens surface from the object-side focal plane.
  • lateral chromatic aberration (lateral chromatic aberration) must be as low as possible, ie points of different colors Colors must be projected by the projection lens as much as possible in the same way.
  • projection lenses for digital projection must have a largely telecentric beam path. This is due to the fact that the beam combiner can supply the lens only light below a certain critical angle.
  • Telecentricity means that the entrance pupil is almost at infinity.
  • the main rays emanating from the points of the object ie rays through the center of the entrance pupil
  • run parallel to the optical axis or do not exceed a certain tolerance angle.
  • this format is present on the DMD in the projection of the widescreen format 1.9: 1 (FIG. IA) and is projected by a projection lens with a given focal length with unchanged ratio of width to height on the screen.
  • the curtain When switching from wide screen to cinemascope (with anamorphic), the curtain continues to be raised in a cinema with a constant picture height on the cinema screen (Fig. IB).
  • the focal length of the lens remains unchanged, as the height remains unchanged.
  • the picture on the DMD is already in the format 2.37: 1. There is an unused area at the top and bottom of the DMD. Switching the projection from widescreen to cinemascope does not require an anamorphic lens. The image is projected on the screen with the ratio of width to height unchanged.
  • the cinema equipment When switching formats, the cinema equipment is usually fixed in a specific way: either maintaining a constant image height or image width on the screen. As a result, only a focal length switchover of the projection objective between two specific focal lengths is required.
  • zoom lenses usually realized by a zoom lens.
  • zoom lenses it is extremely difficult to meet the requirements for cut width, modulation transfer function, lateral chromatic aberration, and telecentricity for all focal length positions.
  • zoom lenses are used mainly in the range of the marginal focal lengths. It is well known that zoom lenses have the most unfavorable imaging properties, especially in these focal length ranges.
  • the object of the invention is to provide a projection lens, which avoids the disadvantages of the previous zoom lenses.
  • Swiveling the focal length extender into the projection lens causes the focal length of a projection lens to increase by 1.25 times. This results in a reduction of the projected image by a factor of 1.25. However, the cutting width remains unchanged. Conversely, the focal length is shortened by removing the focal length extender.
  • focal length extender allows a cinema projector with a fixed focal length projection lens to project both widescreen and cinemascope films, even if they are designed for letterboxing.
  • the possible different situations in a cinema theater for the realization of the widescreen or Cinemascope projection are shown in Tab. 12.
  • the focal length extender is designed so that it can be pivoted in accordance with the turret principle in the aperture air space at the predetermined location of the lens assembly of the projection lens or removed again. But it can also be configured as a bolt for insertion.
  • the tolerance for the accuracy of the position of the inserted focal length extender is max. 20 ⁇ m.
  • the focal length extender (also called “range extender”) advantageously has, in the order given, viewed from a projection wall, the following elements: a) a first negative lens, - b) a second positive lens; and at least three more lenses.
  • the at least three further lenses in the order given from the projection wall are formed as follows: c) a third negative lens; d) a fourth positive lens; and e) a fifth negative lens.
  • This focal length extender is particularly suitable for a projection objective with a focal length between 40 and 50 mm.
  • the at least three further lenses in the order given from the projection screen are formed as follows: c) a third positive lens; d) a fourth negative lens; and e) a fifth negative lens.
  • This focal length extender is particularly suitable for a projection objective with a focal length between 50 and 100 mm.
  • the projection objective for the projection of digital image data advantageously has the following elements in the stated sequence, viewed from a projection screen: a) a first negative lens, b) a second negative lens; c) a third negative lens; d) a fourth positive optical assembly; e) a fifth positive lens; f) a sixth negative lens; g) a seventh lens, which is usually positive; h) an eighth lens, which is usually negative; i) a ninth negative lens, - j) a tenth positive lens; and k) an eleventh positive lens.
  • the proposed optical system has a projection lens with a fixed focal length. This makes it possible to meet the requirements of a digital projection lens.
  • the lens has excellent resolving power and high focal length.
  • the projection objective according to the invention has a minimal transverse color defect, which is smaller than 2 ⁇ m on the DMD side.
  • the lens also has high telecentricity and very little distortion. This is made possible by the use of a lens with a fixed focal length.
  • Such lenses can outperform zoom lenses in their optical properties.
  • the disadvantages of a zoom lens at the marginal focal lengths, such as a noticeable lateral chromatic aberration, are no longer present.
  • the proposed projection lens has a smaller volume and weight than a conventional zoom projection lens.
  • a much smaller, less expensive anamorphic lens can be used because the diameter of the lens is smaller than that of conventional zoom lenses.
  • it can be made cheaper than a zoom lens.
  • the projection lens is designed such that the fourth positive optical assembly has two lenses.
  • the projection lens is particularly well suited for focal lengths between 40 and 50 mm.
  • the focal length extender is arranged between the sixth negative lens and the seventh positive lens of the projection objective.
  • the fourth positive optical assembly has two lenses in this embodiment.
  • the fourth positive optical assembly of the projection lens has exactly one positive lens.
  • the projection lens is particularly well suited for focal lengths between 50 and 100 mm.
  • a diaphragm is advantageously arranged between the sixth negative lens and the seventh positive lens of the projection lens.
  • the aperture is in an advantageous embodiment of the invention, a fixed aperture, which leads to a f-number of 2.5.
  • the aperture is adjusted to the beam angle or the maximum tilt of the individual mirrors of the DMD.
  • At least one negative lens in front of the diaphragm is advantageously formed from fluorine-crust, high-refractive heavy flint or CaF 2 (fluorspar), while behind the diaphragm at least one positive lens is likewise formed from these materials.
  • the shorter the focal length of the lens the more lenses are formed from the aforementioned materials.
  • Other materials may be used for the negative lenses in front of the panel.
  • the projection objective according to the invention thus has a suitably defined longitudinal chromatic aberration, since the red DMD is arranged farther away from the objective than the green DMD and the blue DMD farther away than the green DMD.
  • the lens originally installed in the lens (fixed cover) is swung out and swung in the extender with its own aperture.
  • the aperture reduces the existing scattered light.
  • the f-number of the lens is also increased by a factor of 1.25, but reduces the image accordingly.
  • the brightness on the screen therefore remains the same when compared to the brightness without the focal length extender when using the focal length extender. This is another advantage of the proposed fixed focal length projection lens over conventional zoom lenses.
  • a cinema operator is not required to use a focal length extension.
  • letterboxing can instead be set on the digital projector. Then, in certain constellations (see Table 12), the focal length can remain unchanged and work without a focal length extender.
  • the invention also includes various projection lenses for the projection of digital image data, each with a fixed focal length.
  • this is a projection objective for the projection of digital image data, which has the following elements in the given sequence, viewed from a projection screen: a) a first negative lens; b) a second negative lens; c) a third negative lens; d) a fourth positive optical assembly comprising two lenses; e) a fifth positive lens; f) a sixth negative lens, - g) a seventh lens; h) an eighth lens, - i) a ninth negative lens, - j) a tenth positive lens; and k) an eleventh positive lens.
  • this projection lens has a diaphragm between the sixth negative lens and the seventh positive lens.
  • At least one negative lens in front of the diaphragm is made of fluororubber or high refractive heavy flint or CaF2.
  • at least one positive lens is formed behind the fluororubber or high refractive index or CaF 2 aperture.
  • a projection objective for the projection of digital image data which, in the stated sequence, viewed from a projection screen, comprises the following elements: a) a first negative lens; b) a second negative lens; c) a third negative lens; d) a fourth positive lens; e) a fifth positive lens, - f) a sixth negative lens, - g) a diaphragm; h) a seventh lens; i) an eighth lens; j) a ninth negative lens; k) a tenth positive lens; and
  • an eleventh positive lens - wherein at least one negative lens is formed in front of the iris of flurokron or high refractive heavy flint or CaF2; and wherein at least one positive lens is formed behind the fluorocarbon or high refractive index or CaF2 aperture.
  • range specifications always include all intermediate values (not mentioned) and all imaginable subintervals.
  • Fig. IA is a schematic representation of the format 1.9: 1;
  • Fig. IB is a schematic representation of the format 2.37: 1 on the cinema screen at a constant image height;
  • Fig. IC is a schematic representation of the format 2.37: 1 on the cinema screen with a constant image width;
  • Fig. ID is a schematic representation of the formats 1.9: 1 and 2.37: 1 on the DMD in letterboxing;
  • Fig. 2 as a first embodiment, a lens arrangement of a projection lens with 44 mm focal length;
  • FIG. 3 shows the relative illuminance of the projection objective according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows the distortion of the projection objective according to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows the transmittance of the projection objective according to FIG. 2;
  • FIG. 6 shows the modulation transfer function of the structure according to FIG. 2 in the green channel at 18, 36 and 72 line pairs per millimeter;
  • FIG. 7 shows a second embodiment of a lens arrangement of a projection lens with 48 mm focal length.
  • FIG. 8 shows the relative illuminance of the projection objective according to FIG. 7;
  • FIG. 10 shows the transmittance of the projection objective according to FIG. 7;
  • FIG. 10 shows the transmittance of the projection objective according to FIG. 7;
  • FIG. 11 shows the modulation transfer function of the structure according to FIG. 7 in the green channel at 18, 36 and 72 line pairs per millimeter
  • FIG. FIG. 12 shows, as a third exemplary embodiment, a lens arrangement of a projection lens with a focal length of 60 mm;
  • FIG. 12 shows, as a third exemplary embodiment, a lens arrangement of a projection lens with a focal length of 60 mm;
  • FIG. 13 shows the relative illuminance of the projection objective according to FIG. 12;
  • FIG. 14 shows the distortion of the projection objective according to FIG. 12;
  • FIG. 15 shows the transmittance of the projection objective according to FIG. 12
  • FIG. FIG. 16 shows the modulation transfer function of the structure according to FIG. 12 in the green channel at 18, 36 and 72 line pairs per millimeter
  • FIG. FIG. 17 shows, as a fourth exemplary embodiment, a lens arrangement of a projection lens with a focal length of 48 mm and focal length extender;
  • FIG. 18 shows the relative illuminance of the projection objective according to FIG. 17;
  • FIG. 20 shows the transmittance of the projection objective according to FIG. 17;
  • FIG. 20 shows the transmittance of the projection objective according to FIG. 17;
  • FIG. 21 shows the modulation transfer function of the structure according to FIG. 17 in the green channel at 18, 36 and 72 line pairs per millimeter;
  • Fig. 22 as a fifth embodiment, a lens arrangement of a projection lens with 60 mm focal length and focal length extender;
  • FIG. 23 shows the relative illuminance of the projection objective according to FIG. 22
  • FIG. FIG. 24 shows the distortion of the projection objective according to FIG. 22
  • FIG. 23 shows the relative illuminance of the projection objective according to FIG. 22
  • FIG. 24 shows the distortion of the projection objective according to FIG. 22
  • FIG. 24 shows the distortion of the projection objective according to FIG. 22
  • FIG. 25 shows the transmittance of the projection objective according to FIG. 22; FIG. and
  • Fig. 26 shows the modulation transfer function of the structure of Fig. 22 in the green channel at 18, 36 and 72 line pairs per millimeter.
  • Tab. 1 is a list of the radii, the thicknesses or air spacings, the refractive indices and the Abbe numbers of the projection objective shown in FIG. 2;
  • Tab. 2 is a list of the aspheric coefficients of the projection objective shown in FIG. 2;
  • Tab. 3 is a list of the radii, the thicknesses or air spacings, the refractive indices and the Abbe numbers of the projection objective shown in FIG. 7;
  • Tab. 4 is a list of the aspheric coefficients of the projection objective shown in FIG. 7;
  • Tab. 5 is a list of the radii, the thicknesses or air spacings, the refractive indices and the Abbe numbers of the projection objective shown in FIG. 12;
  • Tab. 6 is a list of the aspheric coefficients of the projection objective shown in FIG. 12;
  • Tab. 7 is a list of the radii, the thicknesses or air spacings, the refractive indices and the Abbe numbers of the projection objective shown in FIG. 17;
  • Tab. 8 is a list of the aspheric coefficients of the projection objective shown in FIG. 17;
  • Tab. 9 is a list of the radii, the thicknesses or air spacings, the refractive indices and the Abbe numbers of the projection objective shown in FIG. 22;
  • Tab. 10 is a list of the aspheric coefficients of the projection objective shown in FIG.
  • Exemplary embodiments 1 and 2 are exemplary embodiments 1 and 2:
  • Embodiments 1 and 2 whose lens arrangements are shown in FIGS. 2 and 7, are examples of the same basic construction but differing in their focal length.
  • the first embodiment shown in FIG. 2 is a projection lens with a focal length of 44 mm and a f-number of 2.5.
  • the projection objective according to the structure shown in FIG. 7 has a focal length of 48 mm and a f-number of 2.5.
  • the projection screen or the enlarged image on the left and the object or the digital image medium on the right are respectively located.
  • the projection objective consists of the following elements, in the order from the screen to the DMD, ie from left to right: a) a first negative meniscus lens 210 or 710 whose concave surface 212 or 712 faces away from the projection screen; b) a second negative meniscus lens 216 or 716, the concave surface 218 or 718 facing away from the projection screen; c) a third negative biconcave lens 222 and 722, respectively, whose flatter concave surface 220 and 720, respectively, faces the projection screen; d) a fourth positive optical assembly 228 or 728 having a first positive meniscus lens 232 or 732 and a second meniscus lens 238 or 738, respectively, wherein the convex upper surface 230 or 730 of the first positive meniscus lens Lens 232 or 732 faces away from the positive optical assembly 2
  • the lenses 258 and 262 and 758 and 762 are cemented together and form a doublet.
  • an optically equivalent model of a beam combiner 286 or 786 follows, which has an optical axis 290 or 790.
  • the beam combiner consists of the It also has a first surface 294 and 794, furthermore an interface 296 and 796 between the two segments, and a second surface 298 and 798, respectively.
  • the optical path lengths within the beam combiner must be taken into account in the calculation of the optical properties of the lens, which is why there are differences between the focal distance in air and the cutting width including Strahlersburg.
  • Tab. 2 and Tab. 4 list the aspheric coefficients of the lens surfaces 252 and 752 of the projection objectives according to FIGS. 2 and 7.
  • the surface of an aspherical lens can be generally described by the following formula:
  • Plane ie the direction of the deviation from the plane perpendicular to the optical axis, d. H. in the direction of the optical axis
  • C indicates the so-called vertex curvature. It is used to describe the curvature of a convex or concave
  • y indicates the distance from the optical axis (in mm), y is a radial coordinate.
  • K indicates the so-called cone constant.
  • D, E, F, G represent the so-called aspheric coefficients which are the coefficients of a polynomial winding of the function for describing the surface of the asphere.
  • FIGS. 3 to 6 and 8 to 11 respectively, some characteristic parameters of the projection objectives according to the first two exemplary embodiments are shown graphically.
  • Fig. 3 and Fig. 8 respectively show the relative illuminance (ReI. Illumination) of the enlarged image compared with the center for the projection lens according to the first two embodiments.
  • the x-axis indicates the relative deviation from the center of the image to be magnified.
  • Fig. 4 and Fig. 9 shows the distortion for the projection lens according to the embodiments of Figs. 1 and 6 in percent (%) of the deviation from the ideal image size.
  • Fig. 5 and Fig. 10 shows graphically the course of the transmittance in percent (%) for the projection lens according to the embodiments of FIGS. 2 and 7 as a function of wavelength (wavelength).
  • FIGS. 6 and 11 show the resolution (modulation) of the projection objectives of FIGS. 2 and 7.
  • the resolution was calculated in the green channel.
  • the following weighting of the wavelengths was used: 540 nm with 25%, 490 nm with 10%, 500 nm with 15%, 520 nm with 25%, 550 nm with 15% and 560 nm with 10%.
  • the upper two curves belong to the example with a spatial frequency of 18 line pairs per mm (LP / mm), the middle two curves to 36 LP / mm and the lower two curves to 72 LP / mm.
  • the solid line shows the resolution of radial line pairs and the dashed line the resolution of tangent line pairs.
  • the x-axis indicates the relative deviation from the center of the DMD.
  • the modulation transfer function is shown at a f-number k of 2.5.
  • the modulation M at a location is calculated according to:
  • / max or / min is the light intensity of the image of the line pairs in the maximum or minimum.
  • the imaging distance was shown as 15 m.
  • the resolution of the projection objectives according to the first two embodiments corresponds to the resolution of very good projection objectives.
  • the projection objective has a modified construction with respect to the first two exemplary embodiments.
  • the projection lens consists of the following elements, in the order of the enlarged image to the object, ie from left to right: a) a first negative meniscus lens 1210, the concave surface 1212 facing away from the projection screen; b) a second negative meniscus lens 1216, the concave surface 1218 of which faces away from the screen; c) a third negative meniscus lens 1222 whose concave surface 1220 faces the projection screen; d) a fourth positive optical assembly 1228 having only one positive biconvex lens 1232 in this embodiment, the flatter convex surface 1230 facing the projection screen; e) a fifth positive meniscus lens 1238 whose convex surface 1236 faces the projection screen; f) a sixth negative meniscus lens 1244 whose concave surface 1246 is aspherical and faces away from the projection wall; as an aspherical surface, the surface 1242 facing the projection screen can also be selected; in a variant, it is also possible without an aspheric surface; g) an
  • the lenses 1258 and 1262 are cemented together and form a doublet.
  • an optically equivalent model of a beam combiner 1286 which has an optical axis 1290, follows.
  • the beam combiner consists of segments 1288 and 1292. It also has a first surface 1294, an interface 1296 between the two segments, and a second surface 1298.
  • Tab. 6 shows the aspheric coefficients of the lens surfaces 1246 of the projection objective in accordance with FIG. Fig. 12 listed.
  • FIG. 8 to 11 show some characteristic parameters for the 60 mm projection objective according to the third exemplary embodiment (FIG. 12), such as the relative illuminance (reflection illumination, FIG. 13), the distortion (FIG. Distortion, Fig. 14), the profile of the transmittance (Transmittance, Fig. 15) and the resolution (modulation, Fig. 16), shown graphically.
  • Fig. 17 is a projection lens analogous to the second embodiment of FIG. 7, but in addition, this projection lens is equipped with a focal length extender inserted between the lens 750 and 1750 and the lens 758 and 1780 has been.
  • the projection objective in this exemplary embodiment advantageously consists of the following elements, in the order from the enlarged image to the DMD, ie from left to right: a) first of all seven lenses which are identical to the first seven lenses of the projection objective according to FIG. b) a focal length extender 1755 with
  • a first negative lens 1758 preferably a biconcave lens, wherein preferably its more concave upper surface 1760 faces away from the projection screen;
  • a fourth positive biconvex lens 1776 with its flatter convex surface 1774 facing the projection screen; a fifth negative meniscus lens 1780 with its concave surface 1778 facing the projection screen; c) the further lenses are in turn identical to the corresponding lenses of the second embodiment according to FIG. 7. The same applies to the beam combiner 17110.
  • FIG. 17 lists the aspheric coefficients of the lens surface 1752 which are identical to those of the second exemplary embodiment according to FIG. 7 or Tab. 4.
  • FIGS. 18 to 21 according to FIGS. 8 to 11, some characteristic parameters for the projection objective according to the fourth exemplary embodiment (FIG. 17), such as the relative illuminance (ReI. Illumination, FIG. 18), the distortion (Distortion, FIG. 19), the course of the transmittance (transmittance, FIG. 20) and the resolution (modulation, FIG. 21), are shown graphically.
  • the fifth embodiment shown in FIG. 22 is a projection lens analogous to the third embodiment of FIG. 12, but additionally, this projection lens is equipped with a focal length extender inserted between the lens 1244 and 2244 and the lens 1258 and 2280, respectively has been.
  • the projection objective in this exemplary embodiment advantageously comprises the following elements, in the order from the enlarged image to the DMD, ie from left to right: a) first of all six lenses that are identical to the first six lenses of the projection objective according to FIG. b) a focal length extender 2247 having - a first negative biconcave lens 2250 with its more curved concave surface 2252 facing away from the projection screen, and wherein the concave surface 2248 facing the projection screen is aspherical;
  • a shutter 2260 a shutter 2260; a third positive meniscus lens 2264 with its convex surface 2262 facing the projection screen;
  • the lenses 2264 and 2268 are cemented together and form a doublet.
  • Tab. 9 lists the aspheric coefficients of the lens surface 2248.
  • the aspheric coefficients of the lens surface 2246 correspond to those of Tab. 6.
  • FIGS. 23 to 26 show, in accordance with FIGS. 8 to 11, some characteristic parameters for the projection objective according to the fifth exemplary embodiment (FIG. 22), such as the relative illuminance (ReI. Illumination, FIG. Fig. 24), the profile of the transmittance (Transmittance, Fig. 25) and the resolution (modulation, Fig. 26), shown graphically.
  • Beam combiner 288 1. Segment of beam combiner

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System für die Projektion digitaler Bilddaten bestehend aus einem Festbrennweiten-Objektiv und einem einschwenkbaren Brennweitenverlängerer. Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die digitale Kinoprojektion, bei der üblicherweise das Breitwand- Format 1,9:1 bzw. das Cinemascope-Format 2,37:1 (Breite : Höhe) angewendet werden. Für die Formatumschaltung bei der Projektion werden durch das Einfügen bzw. Entfernen des Brennweitenverlängerers (1755) in das Objektiv zwei unterschiedliche Festbrennweiten realisiert. Das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv hat günstigere optische Eigenschaften als die herkömmlichen Zoom-Objektive, wie einen minimalen Farbquerfehler, eine hohe Telezentrie, sehr geringe Verzerrungen und ein geringes Volumen und Gewicht.

Description

Optisches System für die digitale Kinoprojektion
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv bzw. ein opti- sches System mit einem Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten.
Derartige Projektionsobjektive werden vor allem in der digitalen Videotechnik für die Projektion digital aufgezeichneter Bilder in Kinos, in der Werbung oder bei Präsentationen eingesetzt. Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist jedoch die digitale Kinoprojektion.
Bei der Kinoprojektion werden üblicherweise zwei Formate proji- ziert: Zum einen das digitale Breitwandformat, welches ein Verhältnis Bildbreite (B) zu Bildhöhe (H) von B:H = 1,896:1 hat und durch ein DMD (siehe unten) mit 2048x1080 quadratischen Pixeln realisiert wird. Das digitale Breitwandformat wird häufig auch als l,9:l-Format bezeichnet. Zum anderen wird das digitale Cinemascope-Format projiziert, welches das Format 2,37:1 hat. Dabei ist das Seitenverhältnis in der Breite um den in der digitalen Projektion geforderten (anamorphotischen) Faktor 1,25 vergrößert, d. h. 1,896*1,25 = 2,37. Beim Cinemascope-Format wird das Bild bei der Aufnahme durch das Aufnahmeobjektiv in der Breite gestaucht. Das aufgezeichnete Bild hat ein Verhältnis Breite zu Höhe von 1,9:1. Die Ent- zerrung beim Projizieren erfolgt durch ein Projektionsobjektiv, welches zusammen mit einem Anamorphot auf der Leinwand das in die Breite gezogene Bild im Format 2,37:1 rekonstruiert.
Beim Breitwandformat wird das Bild i. d. R. bereits im Format 1,9:1 aufgenommen. Bei der Projektion wird das aufgenommene Bild nicht verändert.
Stand der Technik
In der digitalen Video-Projektionstechnik werden digitale e- lektrische Bildsignale in optische Informationen umgewandelt und auf eine Projektionswand projiziert. Zwei wichtige Beispiele für die digitale Video-Projektionstechnik stellen die Flüs- sigkristall-Technologie (Liquid Crystal Display, LCD) und die sogenannte DLP-Technologie (Digital Light Processing) dar. In der DLP-Technologie werden Matrizen von mikroelektromechani- schen Spiegelsystemen (Digital Mirror Device, DMD) eingesetzt, welche einfallendes Licht je nach Stellung der einzelnen Spie- gelelemente der Matrizen durch ein Projektionsobjektiv auf eine Projektionswand projizieren oder blockieren. Auch vollfarbige Bildinformationen können dargestellt werden, beispielsweise indem die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau auf drei verschiedene DMD-Matrizen geleitet werden. Diese drei DMD-Matrizen wer- den elektronisch angesteuert und erzeugen jeweils ein Bild aus den drei Farbkanälen für die einzelnen Grundfarben. Durch einen Strahlvereiniger werden diese einzeln erzeugten Bilder wieder zusammengeführt und über ein Projektionsobjektiv vergrößert auf einer Projektionswand bzw. einem Bildschirm wiedergegeben. Das DMD, das zurzeit für die Kinoprojektion eingesetzt wird, hat üblicherweise das Format 1,9:1, entsprechend 2048*1080 quadratischen Pixeln.
Im Folgenden wird die dem Strahlvereiniger zugewandte Seite als Objektseite bezeichnet. In der konventionellen Projektionstechnik entspricht dies der Filmseite des Objektivs.
Da bei der digitalen Projektion raumaufwändige optische Elemente, wie z. B. ein Strahlvereiniger, zwischen die Bildinformationsquelle (z. B. das DMD) und das Projektionsobjektiv integriert werden, müssen Projektionsobjektive für die digitale Projektion eine hohe Schnittweite aufweisen. Die Schnittweite ist dabei als der Abstand der letzten objektseitigen Linsenoberfläche von der objektseitigen Brennebene definiert.
Der Einsatz von digitalen Projektionsgeräten, vor allem in öffentlichen Einrichtungen sowie für Werbung und im Kino nimmt ständig zu und erfordert zur Verbesserung der Bildqualität für diese Einsatzzwecke ein zunehmend größeres Auflösungsvermögen der hierbei verwendeten Projektionsobjektive, da die Größe der Mikrospiegel abnimmt.
Um bei diesem Projektionsverfahren ein ausreichend kontrastreiches Bild zu erhalten, ist es deshalb erforderlich, dass die für diese Zwecke eingesetzten Projektionsobjektive eine hohe Modulationsübertragungsfunktion (Modulation Transfer Function, MTF) aufweisen.
Außerdem muss der Farbquerfehler (laterale chromatische Aberration) möglichst gering sein, d. h. Punkte unterschiedlicher Farben müssen durch das Projektionsobjektiv möglichst in gleicher Weise projiziert werden.
Darüber hinaus müssen Projektionsobjektive für die digitale Projektion einen weitgehend telezentrischen Strahlengang aufweisen. Dies ist dadurch begründet, dass der Strahlvereiniger dem Objektiv nur Licht unterhalb eines bestimmten Grenzwinkels zuführen kann.
Telezentrie bedeutet, dass die Eintrittspupille nahezu im Unendlichen liegt. In anderen Worten, die von den Punkten des Objekts ausgehenden Hauptstrahlen (also Strahlen durch den Mittelpunkt der Eintrittspupille) verlaufen parallel zur optischen Achse, bzw. überschreiten einen bestimmtem Toleranzwinkel nicht.
Bei der (digitalen) Bildprojektion im Kino kommen üblicherweise nur die zwei o. g. Formate, nämlich das 1,9:1 Format (Breitwand-Format) und das Cinemascope-Format 2,37:1 zur Anwendung. Für die Umschaltung zwischen dem Breitwand- und dem Cinemascope-Format (mit oder ohne Anamorphot) sind die einzelnen Kinos unterschiedlich ausgerüstet. Einige behalten die Bildhöhe bei und verbreitern das Bild, andere behalten die Bildbreite bei und verändern die Bildhöhe. Die Beibehaltung einer konstanten Bildhöhe auf der Kino-Leinwand bedeutet, dass bei einer Veränderung des Filmformats von Breitwand auf Cinemascope der Vorhang weiter aufgezogen wird. Bei konstanter Bildbreite wird in diesem Fall die Leinwand durch Vorhänge von oben und unten verringert, wodurch die sichtbare Bildhöhe sich verringert.
In beiden Kino-Ausstattungsvarianten (konstante Bildhöhe oder konstante Bildbreite auf der Leinwand) liegt bei der Projektion des Breitwandformats 1,9:1 dieses Format auf dem DMD vor (Fig. IA) und wird durch ein Projektionsobjektiv mit einer vorgegeben Brennweite mit unverändertem Verhältnis von Breite zu Höhe auf die Leinwand projiziert.
Bei der Umschaltung von Breitwand auf Cinemascope (mit Ana- morphot) wird in einem Kino mit einer konstanten Bildhöhe auf der Kino-Leinwand der Vorhang weiter aufgezogen (Fig. IB) . Die Brennweite des Objektivs bleibt unverändert, da die Höhe unverändert bleibt.
In einem Kino mit einer konstanten Bildbreite auf der Kino- Leinwand wird bei der Umschaltung von Breitwand auf Cinemascope (mit Anamorphot) die sichtbare Höhe der Leinwand durch einen Vorhang von oben und von unten verringert (Fig. IC) . Die Brenn- weite des Objektivs wird zur Realisierung der verringerten Bildhöhe auf der Leinwand vergrößert.
Beim Letterboxing (Fig. ID) liegt das Bild auf dem DMD bereits im Format 2,37:1 vor. Dabei ist am oberen und unteren Rand des DMD ein ungenutzter Bereich. Bei der Umschaltung der Projektion von Breitwand auf Cinemascope ist kein Anamorphot erforderlich. Das Bild wird mit unverändertem Verhältnis von Breite zu Höhe auf die Leinwand projiziert.
Beim Letterboxing (Fig. ID) wird in einem Kino mit einer konstanten Bildhöhe auf der Kino-Leinwand bei der Umschaltung von Breitwand auf Cinemascope (ohne Anamorphot) der Vorhang weiter aufgezogen. Die Brennweite des Objektivs wird in diesem Fall verringert, um die größer Bildbreite zu erzielen.
Beim Letterboxing (Fig. ID) wird in einem Kino mit einer konstanten Bildbreite auf der Kino-Leinwand bei der Umschaltung von Breitwand auf Cinemascope die sichtbare Höhe der Leinwand durch einen Vorhang von oben und von unten verringert (Fig. ID) . Die Brennweite des Objektivs bleibt in diesem Fall konstant .
In Bezug auf die Brennweiten des Projektionsobjektivs ergeben sich für das Umschalten vom Breitwandformat auf Cinemascope die in der Tab. 11 dargestellten vier Anwendungssituationen:
Tab. 11
Die Kino-Ausstattung ist bei der Umschaltung der Formate übli- eher Weise fixiert für eine bestimmte Variante: entweder Beibehaltung einer konstanten Bildhöhe oder Bildbreite auf der Leinwand. Daraus resultiert, dass lediglich eine Brennweitenum- schaltung des Projektionsobjektivs zwischen zwei bestimmten Brennweiten erforderlich ist.
Die erforderliche Brennweitenumschaltung wird üblicherweise durch ein Zoom-Objektiv realisiert. Mit Zoom-Objektiven ist es allerdings äußerst schwierig, die Anforderungen an die Schnitt - weite, die Modulationsübertragungsfunktion, den Farbquerfehler und die Telezentrie für alle Brennweitenstellungen zu erfüllen. Hinzu kommt, dass bei der Projektion des Breitwand- bzw. des Cinemascope-Formats die üblichen Zoom-Objektive hauptsächlich im Bereich der Grenzbrennweiten genutzt werden. Bekannterweise zeigen Zoom-Objektive speziell in diesen Brennweitenbereichen die ungünstigsten Abbildungseigenschaften.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Projektionsobjektiv anzugeben, welches die Nachteile der bisherigen Zoom-Objektive vermeidet .
Lösung
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindung umfasst auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.
Ausgehend davon, dass bei der digitalen Bildprojektion im Kino üblicherweise nur die zwei o. g. Formate, nämlich das 1,9:1 Format (Breitwand-Format ) sowie das Cinemascope-Format 2,37:1 zur Anwendung kommen, sind für diese zwei Formate auch nur Projektionsobjektive mit jeweils zwei verschiedenen Brennweiten erforderlich. Daher wird vorgeschlagen, Objektive mit Festbrennweiten einzusetzen. Diese verfügen über bessere Eigenschaften als die o. g. Zoom-Objektive. Es wird daher ein optisches System vorgeschlagen mit einem Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten mit einer festen Brennweite und mit einem in das Projektionsobjektiv einfügbaren Brennweitenverlängerer zur Umschaltung zwischen den zwei benötigten Brennweiten.
Das Einschwenken des Brennweitenverlängerers in das Projektionsobjektiv bewirkt eine Vergrößerung der Brennweite eines Projektionsobjektivs um das 1,25-fache. Es wird dadurch eine Ver- kleinerung des projizierten Bildes um den Faktor 1,25 erreicht. Dabei bleibt jedoch die Schnittweite unverändert. Umgekehrt erfolgt eine Verkürzung der vorgegebenen Brennweite durch Entfernen des Brennweitenverlängerers.
Durch den Einsatz des Brennweitenverlängerers wird es einem Kinoprojektor mit einem festbrennweitigen Projektionsobjektiv ermöglicht, sowohl Breitwand- als auch Cinemascope-Filme zu projizieren, und zwar auch, falls diese für das Letterboxing ausgelegt sind. Die dabei möglichen unterschiedlichen Situationen in einem Kino-Theater für die Realisierung der Breitwand- bzw. Cinemascope-Projektion sind in der Tab. 12 dargestellt.
Tab. 12
Der Brennweitenverlängerer ist so ausgestaltet, dass er nach dem Revolver-Prinzip in den Blendenluftraum an der vorgegebenen Stelle der Linsenanordnung des Projektionsobjektivs eingeschwenkt oder wieder entfernt werden kann. Er kann aber auch als Riegel zum Einschieben ausgestaltet sein. Die Toleranz für die Genauigkeit der Lage des eingefügten Brennweitenverlänge- rers beträgt max. 20 μm. Der Brennweitenverlängerer (auch "Range-Extender" genannt) weist vorteilhafterweise in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projektionswand aus betrachtet, folgende Elemente auf: a) eine erste negative Linse,- b) eine zweite positive Linse; und mindestens drei weitere Linsen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die mindestens drei weiteren Linsen in der angegebenen Reihenfolge von der Projek- tionswand aus betrachtet wie folgt ausgebildet: c) eine dritte negative Linse; d) eine vierte positive Linse; und e) eine fünfte negative Linse.
Dieser Brennweitenverlängerer ist insbesondere für ein Projek- tionsobjektiv mit einer Brennweite zwischen 40 und 50 mm geeignet .
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind die mindestens drei weiteren Linsen in der angegebenen Reihenfolge von der Projektionswand aus betrachtet wie folgt ausgebildet: c) eine dritte positive Linse; d) eine vierte negative Linse; und e) eine fünfte negative Linse.
Dieser Brennweitenverlängerer ist insbesondere für ein Projek- tionsobjektiv mit einer Brennweite zwischen 50 und 100 mm geeignet .
Das Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten weist vorteilhafterweise in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projektionswand aus betrachtet, folgende Elemente auf: a) eine erste negative Linse,- b) eine zweite negative Linse; c) eine dritte negative Linse; d) eine vierte positive optische Baugruppe; e) eine fünfte positive Linse; f) eine sechste negative Linse; g) eine siebente Linse, die i. d. R. positiv ist; h) eine achte Linse, die i. d. R. negativ ist; i) eine neunte negative Linse,- j) eine zehnte positive Linse; und k) eine elfte positive Linse.
Das vorgeschlagene optische System hat ein Projektionsobjektiv mit einer Festbrennweite. Das ermöglicht es, die Anforderungen an ein digitales Projektionsobjektiv zu erfüllen. Das Objektiv verfügt über hervorragende Eigenschaften in Bezug auf das Auflösungsvermögen und eine hohe Schnittweite. Das erfindungsgemä- ße Projektionsobjektiv weist einen minimalen Farbquerfehler auf, der DMD-seitig kleiner als 2 μm ist. Das Objektiv weist weiterhin eine hohe Telezentrie und sehr geringe Verzerrungen auf. Das wird ermöglicht durch die Verwendung eines Objektivs mit einer Festbrennweite. Solche Objektive können Zoom- Objektive in ihren optischen Eigenschaften übertreffen. Insbesondere sind die Nachteile eines Zoom-Objektivs an den Grenzbrennweiten, wie ein spürbarer Farbquerfehler, nicht mehr vorhanden .
Das vorgeschlagene Projektionsobjektiv hat ein geringeres Volumen und Gewicht als ein übliches Zoom-Projektionsobjektiv. Bei der Projektion von digitalen Bilddaten kann ein wesentlich kleinerer, preisgünstigerer Anamorphot eingesetzt werden, da der Durchmesser des Objektivs geringer ist, als bei den her- kömmlichen Zoom-Objektiven. Auch kann es preisgünstiger hergestellt werden als ein Zoom-Objektiv. In einer vorteilhaften Ausführung ist das Projektionsobjektiv so ausgestaltet, dass die vierte positive optische Baugruppe zwei Linsen aufweist. In dieser Ausgestaltung ist das Projektionsobjektiv besonders gut für Brennweiten zwischen 40 und 50 mm geeignet.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Brenn- weitenverlängerer zwischen der sechsten negativen Linse und der siebenten positiven Linse des Projektionsobjektivs angeordnet. Die vierte positive optische Baugruppe weist in dieser Ausführung zwei Linsen auf .
In einer anderen vorteilhaften Ausführung weist die vierte positive optische Baugruppe des Projektionsobjektivs genau eine positive Linse auf. In dieser Ausgestaltung ist das Projektionsobjektiv besonders gut für Brennweiten zwischen 50 und 100 mm geeignet.
Zwischen der sechsten negativen Linse und der siebenten positi- ven Linse des Projektionsobjektivs ist vorteilhafterweise eine Blende angeordnet. Die Blende ist in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung eine Festblende, die zu einer Blendenzahl von 2,5 führt. Die Blende ist an den Abstrahlwinkel bzw. die maximale Verkippung der einzelnen Spiegel des DMD angepasst .
Mindestens eine negative Linse vor der Blende ist vorteilhafterweise aus Fluorkron, hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 (Flussspat) ausgebildet, während hinter der Blende mindestens eine positive Linse ebenfalls aus diesen Materialien ausgebil- det ist. Je kürzer die Brennweite des Objektivs ist, desto mehr Linsen werden aus den genannten Materialien ausgebildet. Bei Brennweiten größer 60 mm können andere Materialien für die negativen Linsen vor der Blende verwendet werden. Das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv weist dadurch einen geeigneten definierten Farblängsfehler auf, da der rote DMD 45 μm weiter weg vom Objektiv angeordnet ist, als der grüne DMD, und der blaue DMD 15 μm weiter weg als der grüne DMD.
Die im Objektiv ursprünglich vorhandene Blende (Festblende) wird ausgeschwenkt und dafür der Extender mit eigener Blende eingeschwenkt. Die Blende reduziert das existierende Streu- licht. Durch das Einschwenken des Brennweitenverlängerers wird die Blendenzahl des Objektivs ebenfalls um einen Faktor 1,25 vergrößert, das Bild aber entsprechend verkleinert. Die Helligkeit auf der Leinwand bleibt daher bei der Anwendung des Brennweitenverlängerers gleich gegenüber der Helligkeit ohne Brenn- weitenverlängerer . Dies ist ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Festbrennweiten-Projektionsobjektivs gegenüber den üblichen Zoom-Objektiven.
Ein Kinobetreiber ist nicht verpflichtet, einen Brennweitenver- längerer einzusetzen. Anstelle des Brennweitenverlängerers kann stattdessen am digitalen Projektor das Letterboxing eingestellt werden. Dann kann in bestimmten Konstellationen (siehe Tabelle 12) die Brennweite unverändert bleiben und damit ohne Brennwei- tenverlängerer gearbeitet werden.
Daher gehören ferner zur Erfindung verschiedene Projektionsobjektive für die Projektion digitaler Bilddaten mit jeweils einer festen Brennweite.
Zum einen ist dies ein Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten, welches in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projektionswand aus betrachtet, folgende Elemente aufweist : a) eine erste negative Linse; b) eine zweite negative Linse; c) eine dritte negative Linse,- d) eine vierte positive optische Baugruppe, die zwei Linsen aufweist; e) eine fünfte positive Linse; f) eine sechste negative Linse,- g) eine siebente Linse; h) eine achte Linse,- i) eine neunte negative Linse,- j) eine zehnte positive Linse; und k) eine elfte positive Linse.
Vorteilhafterweise weist dieses Projektionsobjektiv zwischen der sechsten negativen Linse und der siebenten positiven Linse eine Blende aufweist. Mindestens eine negative Linse vor der Blende ist aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet. Ferner ist mindestens eine positive Linse hinter der Blende aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet.
Zum anderen handelt es sich um ein Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten, welches in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projektionswand aus betrachtet, folgende Elemente aufweist: a) eine erste negative Linse; b) eine zweite negative Linse; c) eine dritte negative Linse; d) eine vierte positive Linse; e) eine fünfte positive Linse,- f) eine sechste negative Linse,- g) eine Blende; h) eine siebente Linse; i) eine achte Linse; j) eine neunte negative Linse; k) eine zehnte positive Linse; und
1) eine elfte positive Linse,- wobei mindestens eine negative Linse vor der Blende aus FIu- orkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist; und wobei mindestens eine positive Linse hinter der Blende aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist.
Projektionsobjektive mit teilweise übereinstimmenden Merkmalen finden sich bereits in der US 6,188,523 Bl.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen Bereichsangaben beispielsweise stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch darge- stellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
Fig. IA eine schematische Darstellung des Formats 1,9:1; Fig. IB eine schematische Darstellung des Formats 2,37:1 auf der Kinoleinwand bei konstanter Bildhöhe; Fig. IC eine schematische Darstellung des Formats 2,37:1 auf der Kinoleinwand mit konstanter Bildbreite; Fig . ID eine schematische Darstellung der Formate 1,9:1 und 2,37:1 auf dem DMD bei Letterboxing;
Fig . 2 als erstes Ausführungsbeispiel eine Linsenanordnung eines Projektionsobjektivs mit 44 mm Brennweite;
Fig . 3 die relative Beleuchtungsstärke des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 2 ;
Fig . 4 die Verzeichnung des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 2;
Fig . 5 den Transmissionsgrad des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 2;
Fig . 6 die Modulationsübertragungsfunktion des Aufbaus gemäß Fig. 2 im Grünkanal bei 18, 36 und 72 Linienpaaren pro Millimeter;
Fig. 7 als zweites Ausführungsbeispiel eine Linsenanordnung eines Projektionsobjektivs mit 48 mm Brennweite;
Fig. 8 die relative Beleuchtungsstärke des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 7 ;
Fig. 9 die Verzeichnung des Projektionsobjektivs gemäß Fig.
7; Fig. 10 den Transmissionsgrad des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 7;
Fig. 11 die Modulationsübertragungsfunktion des Aufbaus gemäß Fig. 7 im Grünkanal bei 18, 36 und 72 Linienpaaren pro Millimeter; Fig. 12 als drittes Ausführungsbeispiel eine Linsenanordnung eines Projektionsobjektivs mit 60 mm Brennweite;
Fig. 13 die relative Beleuchtungsstärke des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 12;
Fig. 14 die Verzeichnung des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 12;
Fig. 15 den Transmissionsgrad des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 12; Fig. 16 die Modulationsübertragungsfunktion des Aufbaus gemäß Fig. 12 im Grünkanal bei 18, 36 und 72 Linienpaaren pro Millimeter; Fig. 17 als viertes Ausführungsbeispiel eine Linsenanordnung eines Projektionsobjektivs mit 48 mm Brennweite und Brennweitenverlängerer;
Fig. 18 die relative Beleuchtungsstärke des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 17;
Fig. 19 die Verzeichnung des Projektionsobjektivs gemäß Fig.
17; Fig. 20 den Transmissionsgrad des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 17;
Fig. 21 die Modulationsübertragungsfunktion des Aufbaus gemäß Fig. 17 im Grünkanal bei 18, 36 und 72 Linienpaaren pro Millimeter; Fig. 22 als fünftes Ausführungsbeispiel eine Linsenanordnung eines Projektionsobjektivs mit 60 mm Brennweite und Brennweitenverlängerer;
Fig. 23 die relative Beleuchtungsstärke des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 22; Fig. 24 die Verzeichnung des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 22;
Fig. 25 den Transmissionsgrad des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 22; und
Fig. 26 die Modulationsübertragungsfunktion des Aufbaus gemäß Fig. 22 im Grünkanal bei 18, 36 und 72 Linienpaaren pro Millimeter.
Die technischen Daten der in den Figuren dargestellten Projektionsobjektive sind in den Tabellen 1 bis 10 aufgelistet. Im Einzelnen zeigt: Tab. 1 eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen des in Fig. 2 dargestellten Projektionsobjektivs ;
Tab. 2 eine Liste der Asphärenkoeffizienten des in Fig. 2 dargestellten Projektionsobjektivs;
Tab. 3 eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen des in Fig. 7 dargestellten Projektionsobjektivs ;
Tab. 4 eine Liste der Asphärenkoeffizienten des in Fig. 7 dargestellten Projektionsobjektivs;
Tab. 5 eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen des in Fig. 12 dargestellten Projektionsobjektivs ;
Tab. 6 eine Liste der Asphärenkoeffizienten des in Fig. 12 dargestellten Projektionsobjektivs;
Tab. 7 eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen des in Fig. 17 dargestellten Projektionsobjektivs ;
Tab. 8 eine Liste der Asphärenkoeffizienten des in Fig. 17 dargestellten Projektionsobjektivs;
Tab. 9 eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen des in Fig. 22 dargestellten Projektionsobjektivs; und
Tab. 10 eine Liste der Asphärenkoeffizienten des in Fig. 22 dargestellten Projektionsobjektivs.
Ausführungsbeispiele 1 und 2 :
Die Ausführungsbeispiele 1 und 2, deren Linsenanordnungen in den Figuren 2 und 7 dargestellt sind, stellen Beispiele mit gleichem grundlegenden Aufbau dar, die sich jedoch bezüglich ihrer Brennweite unterscheiden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Projektionsobjektiv mit einer Brennweite von 44 mm und einer Blendenzahl von 2,5. Das Projektionsobjek- tiv gemäß dem in Fig. 7 dargestellten Aufbau hat eine Brennweite von 48 mm und eine Blendenzahl von 2,5.
In den Darstellungen gemäß Fig. 2 bzw. Fig. 7 befindet sich jeweils die Projektionswand bzw. das vergrößerte Bild links und das Objekt beziehungsweise das digitale Bildmedium rechts. In beiden Ausführungsbeispielen besteht das Projektionsobjektiv aus folgenden Elementen, in der Reihenfolge von der Leinwand zum DMD, also von links nach rechts: a) einer ersten negativen Meniskuslinse 210 bzw. 710, deren konkave Oberfläche 212 bzw. 712 der Projektionswand abgewandt ist; b) einer zweiten negativen Meniskus-Linse 216 bzw. 716, deren konkave Oberfläche 218 bzw. 718 der Projektionswand abgewandt ist; c) einer dritten negativen bikonkaven Linse 222 bzw. 722, deren flachere konkave Oberfläche 220 bzw. 720 der Projektionswand zugewandt ist; d) einer vierten positiven optischen Baugruppe 228 bzw. 728 mit einer ersten positiven Meniskus-Linse 232 bzw. 732 und ei- ner zweiten Meniskus-Linse 238 bzw. 738, wobei die konvexe O- berfläche 230 bzw. 730 der ersten positiven Meniskus-Linse 232 bzw. 732 der positiven optischen Baugruppe 228 bzw. 728 der Projektionswand abgewandt ist, während die konvexe Oberfläche 236 bzw. 736 der zweiten Meniskus-Linse 238 bzw. 738 der posi- tiven optischen Baugruppe 228 bzw. 728 der Projektionswand zugewandt ist; e) einer fünften positiven Meniskuslinse 244 bzw. 744, deren konvexe Oberfläche 242 bzw. 742 der Projektionswand zugewandt ist ; f) einer sechsten negativen Meniskus-Linse 250 bzw. 750, de- ren konkave Oberfläche 252 bzw. 752 asphärisch gestaltet und der Projektionswand abgewandt ist; als asphärische Oberfläche kann auch die der Projektionswand zugewandte Oberfläche 248 bzw. 748 gewählt werden; in einer Variante geht es auch ohne asphärische Oberfläche; g) einer Blende 254 bzw. 754; h) einer siebenten positiven bikonvexen Linse 258 bzw. 758, deren flachere Oberfläche 256 bzw. 756 der Projektionswand zugewandt ist; i) einer achten negativen Meniskus-Linse 262 bzw. 762, deren konkave Oberfläche 260 bzw. 760 der Projektionswand zugewandt ist; j) einer neunten negativen bikonkaven Linse 268 bzw. 768, welche mit ihrer flacheren konkaven Fläche 266 bzw. 766 der Projektionswand zugewandt ist; k) einer zehnten positiven bikonvexen Linse 274 bzw. 774, welche mit ihrer stärker gekrümmten Fläche 272 bzw. 772 zur Projektionswand weist;
1) einer elften positiven bikonvexen Linse 280 bzw. 780, welche mit ihrer stärker gekrümmten Fläche 278 bzw. 778 zur Projektionswand weist.
Die Linsen 258 und 262 bzw. 758 und 762 sind miteinander verkittet und bilden eine Dublette.
Von der Projektionswand her betrachtet hinter dem Projektionsobjektiv schließt sich ein optisch äquivalentes Modell eines Strahlvereinigers 286 bzw. 786 an, welcher eine optische Achse 290 bzw. 790 aufweist. Der Strahlvereiniger besteht aus den Segmenten 288 bzw. 788 und 292 bzw. 792. Er weist außerdem eine erste Oberfläche 294 bzw. 794 auf, weiterhin eine Grenzfläche 296 bzw. 796 zwischen den beiden Segmenten, sowie eine zweite Oberfläche 298 bzw. 798. Die optischen Weglängen innerhalb des Strahlvereinigers müssen bei der Berechnung der optischen Eigenschaften des Objektivs berücksichtigt werden, weshalb es zu Unterschieden zwischen der Schnittweite in Luft und der Schnittweite einschließlich Strahlvereiniger kommt.
Die genauen Angaben zu den einzelnen Oberflächen der optischen Elemente der beiden Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 bzw. Fig. 7 finden sich in Tab. 1 bzw. Tab. 3 zusammen mit den jeweils zugehörigen Bezugsziffern.
In Tab. 2 und Tab. 4 sind die Asphärenkoeffizienten der Linsenoberflächen 252 bzw. 752 der Projektionsobjektive gemäß Fig. 2 und 7 aufgelistet. Die Oberfläche einer asphärischen Linse kann allgemein mit der folgenden Formel beschrieben werden:
z = + Ey6 +Fy8 +Gy10 +Hy12
wobei - z die Pfeilhöhe (in mm) in Bezug auf die achsensenkrechte
Ebene angibt, also die Richtung der Abweichung von der E- bene senkrecht zur optischen Achse, d. h. in Richtung der optischen Achse
C die sogenannte Scheitelkrümmung angibt. Sie dient zur Beschreibung der Krümmung einer konvexen oder konkaven
Linsenoberfläche und errechnet sich aus dem Kehrwert des
Radius . y den Abstand von der optischen Achse (in mm) angibt, y ist eine Radialkoordinate. K die sogenannte Konuskonstante angibt .
D, E, F, G die sogenannten Asphärenkoeffizienten darstellen, die die Koeffizienten einer Polynomentwicklung der Funktion zur Beschreibung der Oberfläche der Asphäre sind.
In den Figuren 3 bis 6 bzw. 8 bis 11 sind einige charakteristische Kenngrößen der Projektionsobjektive gemäß den beiden ersten Ausführungsbeispielen graphisch dargestellt.
Fig. 3 bzw. Fig. 8 zeigt die relative Beleuchtungsstärke (ReI. Illumination) des vergrößerten Bildes verglichen mit dem Zentrum für das Projektionsobjektiv gemäß den ersten beiden Ausführungsbeispielen. Die x-Achse gibt die relative Abweichung vom Zentrum des zu vergrößernden Bildes an.
Fig. 4 bzw. Fig. 9 zeigt die Verzeichnung (Distortion) für das Projektionsobjektiv gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 6 in Prozent (%) der Abweichung von der idealen Bildgröße.
Fig. 5 bzw. Fig. 10 zeigt graphisch den Verlauf des Transmissionsgrads (Transmittance) in Prozent (%) für das Projektionsobjektiv gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 bzw. 7 in Abhängigkeit von der Wellenlänge (Wavelength) .
In Fig. 6 bzw. Fig. 11 ist die Auflösung (Modulation) der Projektionsobjektive der Fig. 2 bzw. Fig. 7 dargestellt. Die Auflösung wurde im Grünkanal berechnet. Dabei wurde folgende Gewichtung der Wellenlängen verwendet: 540 nm mit 25%, 490 nm mit 10%, 500 nm mit 15%, 520 nm mit 25%, 550 nm mit 15% und 560 nm mit 10%.
Gerechnet wurden drei Beispiele: Die oberen beiden Kurven gehören zu dem Beispiel mit einer Ortsfrequenz von 18 Linienpaaren pro mm (LP / mm) , die mittleren beiden Kurven zu 36 LP / mm und die unteren beiden Kurven zu 72 LP / mm. Die durchgezogene Linie zeigt jeweils die Auflösung von radial verlaufenden Linienpaaren und die gestrichelte Linie die Auflösung von tangential verlaufenden Linienpaaren. Die x-Achse gibt die relative Abweichung vom Zentrum des DMD an. Auf der y-Achse ist die Modulati - onsübertragungsfunktion bei einer Blendenzahl k von 2,5 dargestellt. Die Modulation M an einem Ort berechnet sich gemäß:
ΆA max min
+ /„
wobei /max bzw. /min die Licht-Intensität des Bildes der Linienpaare im Maximum bzw. Minimum ist. Als Abbildungsentfernung wurde 15 m dargestellt. Die Auflösung der Projektionsobjektive gemäß den beiden ersten Ausführungsbeispielen entspricht der Auflösung sehr guter Projektionsobjektive.
Ausführungsbeispiel 3 :
Bei dem in Fig. 12 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Projektionsobjektiv mit einer Brennweite von 60 mm und einer Blendenzahl von ebenfalls 2,5. In diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 weist das Projektionsobjektiv einen veränderten Aufbau in Bezug auf die ersten beiden Ausführungsbeispiele auf.
Im dritten vorteilhaften Ausführungsbeispiel besteht das Projektionsobjektiv aus folgenden Elementen, in der Reihenfolge vom vergrößerten Bild zum Gegenstand, also von links nach rechts : a) einer ersten negativen Meniskuslinse 1210, deren konkave Oberfläche 1212 der Projektionswand abgewandt ist; b) einer zweiten negativen Meniskus-Linse 1216, deren konkave Oberfläche 1218 der Projektionswand abgewandt ist; c) einer dritten negativen Meniskus-Linse 1222, deren konkave Oberfläche 1220 der Projektionswand zugewandt ist; d) einer vierten positiven optischen Baugruppe 1228, welches in diesem Ausführungsbeispiel nur eine positive bikonvexe Linse 1232 aufweist, wobei die flachere konvexe Oberfläche 1230 der Projektionswand zugewandt ist; e) einer fünften positiven Meniskuslinse 1238, deren konvexe Oberfläche 1236 der Projektionswand zugewandt ist; f) einer sechsten negativen Meniskus-Linse 1244, deren konkave Oberfläche 1246 asphärisch gestaltet und der Projektions - wand abgewandt ist; als asphärische Oberfläche kann auch die der Projektionswand zugewandte Oberfläche 1242 gewählt werden; in einer Variante geht es auch ohne asphärische Oberfläche; g) einer Blende 1254; h) einer siebenten positiven Meniskuslinse Linse 1258, deren konkave Oberfläche 1256 der Projektionswand zugewandt ist; i) einer achten negativen Meniskus-Linse 1262, deren konkave Oberfläche 1260 der Projektionswand zugewandt ist; j) einer neunten negativen bikonkaven Linse 1268, welche mit ihrer flacheren konkaven Fläche 1266 der Projektionswand zuge- wandt ist; k) einer zehnten positiven bikonvexen Linse 1274, welche mit ihrer stärker gekrümmten Fläche 1272 zur Projektionswand weist; 1) einer elften positiven bikonvexen Linse 1280, welche mit ihrer stärker gekrümmten Fläche 1278 zur Projektionswand weist.
Die Linsen 1258 und 1262 sind miteinander verkittet und bilden eine Dublette. Von der Projektionswand her betrachtet hinter dem Projektionsobjektiv schließt sich ein optisch äquivalentes Modell eines Strahlvereinigers 1286 an, welcher eine optische Achse 1290 aufweist. Der Strahlvereiniger besteht aus den Segmenten 1288 und 1292. Er weist außerdem eine erste Oberfläche 1294 auf, weiterhin eine Grenzfläche 1296 zwischen den beiden Segmenten, sowie eine zweite Oberfläche 1298.
Die genauen Angaben zu den einzelnen Oberflächen der optischen Elemente des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 12 finden sich in Tab. 5 zusammen mit den jeweils zugehörigen Bezugsziffern.
In Tab. 6 sind die Asphärenkoeffizienten der Linsenoberflächen 1246 des Projektionsobjektivs gem. Fig. 12 aufgelistet.
In den Figuren 13 bis 16 sind entsprechend den Figuren 8 bis 11 einige charakteristische Kenngrößen für das 60 mm Projektions- objektiv gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 12), wie die relative Beleuchtungsstärke (ReI . Illumination, Fig. 13), die Verzeichnung (Distortion, Fig. 14), der Verlauf des Transmissionsgrads (Transmittance, Fig. 15) sowie die Auflösung (Modulation, Fig. 16), graphisch dargestellt.
Ausführungsbeispiel 4
Bei dem in Fig. 17 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Projektionsobjektiv analog dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7, jedoch zusätzlich ist dieses Projektionsobjektiv mit einem Brennweitenverlängerer ausgestattet, der zwischen der Linse 750 bzw. 1750 und der Linse 758 bzw. 1780 eingefügt wurde. Das Projektionsobjektiv in diesem Ausführungsbeispiel besteht vorteilhafterweise aus folgenden Elementen, in der Reihenfolge vom vergrößerten Bild zum DMD, also von links nach rechts: a) zunächst sieben Linsen, die mit den ersten sieben Linsen des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 7 identisch sind; b) einem Brennweitenverlängerer 1755 mit
- einer Blende 1754;
- einer ersten negativen Linse 1758, vorzugsweise einer bikonkaven Linse, wobei vorzugsweise deren stärker konkave O- berflache 1760 der Projektionswand abgewandt ist;
- einer zweiten positiven bikonvexen Linse 1764, wobei deren stärker gekrümmte Oberfläche 1762 der Projektionswand zugewandt ist;
- einer dritten negativen bikonkaven Linse 1770, wobei deren flachere Oberfläche 1768 der Projektionswand zugewandt ist ;
- einer vierten positiven bikonvexen Linse 1776, wobei deren flachere konvexe Oberfläche 1774 der Projektionswand zugewandt ist; - einer fünften negativen Meniskus-Linse 1780, wobei deren konkave Oberfläche 1778 der Projektionswand zugewandt ist; c) die weiteren Linsen sind wiederum identisch mit den entsprechenden Linsen des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7. Gleiches gilt für den Strahlvereiniger 17110.
Die genauen Angaben zu den einzelnen Oberflächen der optischen Elemente des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 17 finden sich in Tab. 7 zusammen mit den jeweils zugehörigen Bezugsziffern. In Tab. 8 sind die Asphärenkoeffizienten der Linsenoberfläche 1752 aufgelistet, die identisch sind mit denen des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 bzw. Tab. 4. In den Figuren 18 bis 21 sind entsprechend den Figuren 8 bis 11 einige charakteristische Kenngrößen für das Projektionsobjektiv gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (Fig. 17), wie die relative Beleuchtungsstärke (ReI . Illumination, Fig. 18), die Verzeichnung (Distortion, Fig. 19), der Verlauf des Transmissionsgrads (Transmittance, Fig. 20) sowie die Auflösung (Modulation, Fig. 21), graphisch dargestellt.
Ausführungsbeispiel 5
Bei dem in Fig. 22 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Projektionsobjektiv analog dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12, jedoch zusätzlich ist dieses Projektionsobjektiv mit einem Brennweitenverlängerer ausgestattet, der zwischen der Linse 1244 bzw. 2244 und der Linse 1258 bzw. 2280 eingefügt wurde.
Das Projektionsobjektiv in diesem Ausführungsbeispiel besteht vorteilhafterweise aus folgenden Elementen, in der Reihenfolge vom vergrößerten Bild zum DMD, also von links nach rechts: a) zunächst sechs Linsen, die mit den ersten sechs Linsen des Projektionsobjektivs gemäß Fig. 12 identisch sind; b) einem Brennweitenverlängerer 2247 mit - einer ersten negativen bikonkaven Linse 2250, wobei deren stärker gekrümmte konkave Oberfläche 2252 der Projektionswand abgewandt ist, und wobei die der Projektionswand zugewandte konkave Oberfläche 2248 asphärisch gestaltet ist;
- einer zweiten positiven bikonvexen Linse 2256, wobei deren stärker gekrümmte konvexe Oberfläche 2254 der Projektionswand zugewandt ist;
- einer Blende 2260; - einer dritten positiven Meniskus-Linse 2264, wobei deren konvexe Oberfläche 2262 der Projektionswand zugewandt ist;
- einer vierten negativen Meniskus-Linse 2268, wobei deren konvexe Oberfläche 2266 der Projektionswand zugewandt ist; - einer fünften negativen bikonkaven Linse 2274, wobei deren stärker gekrümmte konkave Oberfläche 2272 der Projektionswand zugewandt ist; c) die weiteren Linsen sind wiederum identisch mit den entsprechenden Linsen des dritten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 12. Gleiches gilt für den Strahlvereiniger 22106.
Die Linsen 2264 und 2268 sind miteinander verkittet und bilden eine Dublette.
Die genauen Angaben zu den einzelnen Oberflächen der optischen Elemente des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 22 finden sich in Tab. 9 zusammen mit den jeweils zugehörigen Bezugsziffern. In Tab. 10 sind die Asphärenkoeffizienten der Linsenoberfläche 2248 aufgelistet. Die Asphärenkoeffizienten der Linsenoberflä- che 2246 entsprechen denen der Tab. 6.
In den Figuren 23 bis 26 sind entsprechend den Figuren 8 bis 11 einige charakteristische Kenngrößen für das Projektionsobjektiv gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel (Fig. 22), wie die rela- tive Beleuchtungsstärke (ReI . Illumination, Fig. 23), die Verzeichnung (Distortion, Fig. 24), der Verlauf des Transmissionsgrads (Transmittance, Fig. 25) sowie die Auflösung (Modulation, Fig. 26), graphisch dargestellt. Bezugszeichen
208 1. Oberfläche der Linse 210
210 negative Meniskuslinse 212 2. Oberfläche der Linse 210
214 1. Oberfläche der Linse 216
216 negative Meniskuslinse
218 2. Oberfläche der Linse 216
220 1. Oberfläche der Linse 222 222 negative bikonkave Linse
224 2. Oberfläche der Linse 222
228 positive optische Baugruppe
230 1. Oberfläche der Linse 232
232 positive Meniskuslinse 234 2. Oberfläche der Linse 232
236 1. Oberfläche der Linse 238
238 Meniskuslinse
240 2. Oberfläche der Linse 238
242 1. Oberfläche der Linse 244 244 positive Meniskuslinse
246 2. Oberfläche der Linse 244
248 1. Oberfläche der Linse 250
250 negative Meniskuslinse
252 2. Oberfläche der Linse 250 254 Blende
256 1. Oberfläche der Linse 258
258 positive bikonvexe Linse
260 2. Oberfläche der Linse 258 / 1. Oberfläche der Linse
262 262 negative Meniskuslinse
264 2. Oberfläche der Linse 262
266 1. Oberfläche der Linse 268 268 negative bikonkave Linse
270 2. Oberfläche der Linse 268
272 1. Oberfläche der Linse 274
274 positive bikonvexe Linse 276 2. Oberfläche der Linse 274
278 1. Oberfläche der Linse 280
280 positive bikonvexe Linse
282 2. Oberfläche der Linse 280
286 Strahlvereiniger 288 1. Segment des Strahlvereinigers
290 optische Achse des Strahlvereinigers
292 2. Segment des Strahlvereinigers
294 1. Oberfläche des Strahlvereinigers
296 Grenzfläche des Strahlvereinigers 298 2. Oberfläche des Strahlvereinigers
708 1. Oberfläche der Linse 710
710 negative Meniskuslinse
712 2. Oberfläche der Linse 710
714 1. Oberfläche der Linse 716 716 negative Meniskuslinse
718 2. Oberfläche der Linse 716
720 1. Oberfläche der Linse 722
722 negative bikonkave Linse
724 2. Oberfläche der Linse 722 728 positive optische Baugruppe
730 1. Oberfläche der Linse 732
732 positive Meniskuslinse
734 2. Oberfläche der Linse 732
736 1. Oberfläche der Linse 738 738 Meniskuslinse
740 2. Oberfläche der Linse 738
742 1. Oberfläche der Linse 744
744 positive Meniskuslinse 746 2. Oberfläche der Linse 744
748 1. Oberfläche der Linse 750
750 negative Meniskuslinse
752 2. Oberfläche der Linse 750 754 Blende
756 1. Oberfläche der Linse 758
758 positive bikonvexe Linse
760 2. Oberfläche der Linse 758 / 1. Oberfläche der Linse
762 762 negative Meniskuslinse
764 2. Oberfläche der Linse 762
766 1. Oberfläche der Linse 768
768 negative bikonkave Linse
770 2. Oberfläche der Linse 768 772 1. Oberfläche der Linse 774
774 positive bikonvexe Linse
776 2. Oberfläche der Linse 774
778 1. Oberfläche der Linse 780
780 positive bikonvexe Linse 782 2. Oberfläche der Linse 780
786 Strahlvereiniger
788 1. Segment des Strahlvereinigers
790 optische Achse des Strahlvereinigers
792 2. Segment des Strahlvereinigers 794 1. Oberfläche des Strahlvereinigers
796 Grenzfläche des Strahlvereinigers
798 2. Oberfläche des Strahlvereinigers
1208 1. Oberfläche der Linse 1210
1210 negative Meniskuslinse 1212 2. Oberfläche der Linse 1210
1214 1. Oberfläche der Linse 1216
1216 negative Meniskuslinse
1218 2. Oberfläche der Linse 1216 1220 1. Oberfläche der Linse 1222
1222 negative Meniskuslinse
1224 2. Oberfläche der Linse 1222
1228 positive optische Baugruppe 1230 1. Oberfläche der Linse 1232
1232 positive bikonvexe Linse
1234 2. Oberfläche der Linse 1232
1236 1. Oberfläche der Linse 1238
1238 positive Meniskuslinse 1240 2. Oberfläche der Linse 1238
1242 1. Oberfläche der Linse 1244
1244 negative Meniskuslinse
1246 2. Oberfläche der Linse 1244
1254 Blende 1256 1. Oberfläche der Linse 1258
1258 positive Meniskuslinse
1260 2. Oberfläche der Linse 1258 / 1. Oberfläche der Linse 1262
1262 negative Meniskuslinse 1264 2. Oberfläche der Linse 1262
1266 1. Oberfläche der Linse 1266
1268 negative bikonkave Linse
1270 2. Oberfläche der Linse 1266
1272 1. Oberfläche der Linse 1274 1274 positive bikonvexe Linse
1276 2. Oberfläche der Linse 1274
1278 1. Oberfläche der Linse 1280
1280 positive bikonvexe Linse
1282 2. Oberfläche der Linse 1280 1286 Strahlvereiniger
1288 1. Segment des Strahlvereinigers
1290 optische Achse des Strahlvereinigers
1292 2. Segment des Strahlvereinigers 1294 1. Oberfläche des Strahlvereinigers
1296 Grenzfläche des Strahlvereinigers
1298 2. Oberfläche des Strahlvereinigers
1708 1. Oberfläche der Linse 1710 1710 negative Meniskuslinse
1712 2. Oberfläche der Linse 1710
1714 1. Oberfläche der Linse 1716
1716 negative Meniskuslinse
1718 2. Oberfläche der Linse 1716 1720 1. Oberfläche der Linse 1722
1722 negative bikonkave Linse
1724 2. Oberfläche der Linse 1722
1728 positive optische Baugruppe
1730 1. Oberfläche der Linse 1732 1732 positive Meniskuslinse
1734 2. Oberfläche der Linse 1732
1736 1. Oberfläche der Linse 1738
1738 positive Meniskuslinse
1740 2. Oberfläche der Linse 1738 1742 1. Oberfläche der Linse 1744
1744 positive Meniskuslinse
1746 2. Oberfläche der Linse 1744
1748 1. Oberfläche der Linse 1750
1750 negative Meniskuslinse 1752 2. Oberfläche der Linse 1750
1754 Blende
1755 Brennweitenverlängerer
1756 1. Oberfläche der Linse 1758 1758 negative Meniskuslinse 1760 2. Oberfläche der Linse 1758
1762 1. Oberfläche der Linse 1764
1764 positive bikonvexe Linse
1766 2. Oberfläche der Linse 1764 1768 1. Oberfläche der Linse 1770
1770 negative bikonkave Linse
1772 2. Oberfläche der Linse 1770
1774 1. Oberfläche der Linse 1774 1776 positive bikonvexe Linse
1778 2. Oberfläche der Linse 1774 / 1. Oberfläche der Linse 1780
1780 negative Meniskuslinse
1782 2. Oberfläche der Linse 1780 1784 1. Oberfläche der Linse 1786
1786 positive bikonvexe Linse
1788 2. Oberfläche der Linse 1786 / 1. Oberfläche der Linse 1790
1790 negative Meniskuslinse 1792 2. Oberfläche der Linse 1762
1794 1. Oberfläche der Linse 1796
1796 negative bikonkave Linse
1798 2. Oberfläche der Linse 1796
17100 1. Oberfläche der Linse 17102 17102 positive bikonvexe Linse
17103 2. Oberfläche der Linse 17102
17104 1. Oberfläche der Linse 17106 17106 positive bikonvexe Linse 17108 2. Oberfläche der Linse 17106 17110 Strahlvereiniger
17112 optische Achse des Strahlvereinigers
17114 1. Segment des Strahlvereinigers
17116 2. Segment des Strahlvereinigers
17118 1. Oberfläche des Strahlvereinigers 17120 Grenzfläche des Strahlvereinigers
17122 2. Oberfläche des Strahlvereinigers
2208 1. Oberfläche der Linse 2210
2210 negative Meniskuslinse 2212 2. Oberfläche der Linse 2210
2214 1. Oberfläche der Linse 2216
2216 negative Meniskuslinse
2218 2. Oberfläche der Linse 2216 2220 1. Oberfläche der Linse 2222
2222 negative Meniskuslinse
2224 2. Oberfläche der Linse 2222
2228 positive optische Baugruppe
2230 1. Oberfläche der Linse 2232 2232 positive bikonvexe Linse
2234 2. Oberfläche der Linse 2232
2236 1. Oberfläche der Linse 2238
2238 positive Meniskuslinse
2240 2. Oberfläche der Linse 2238 2242 1. Oberfläche der Linse 2244
2244 negative Meniskuslinse
2246 2. Oberfläche der Linse 2244
2247 Brennweitenverlängerer
2248 1. Oberfläche der Linse 2250 2250 negative bikonkave Linse
2252 2. Oberfläche der Linse 2250
2254 1. Oberfläche der Linse 2256
2256 positive bikonvexe Linse
2258 2. Oberfläche der Linse 2256 2260 Blende
2262 1. Oberfläche der Linse 2264
2264 positive Meniskuslinse
2266 2. Oberfläche der Linse 2264 / 1. Oberfläche der Linse
2268 2268 negative Meniskuslinse
2270 2. Oberfläche der Linse 2268
2272 1. Oberfläche der Linse 2274
2274 negative bikonkave Linse 2276 2. Oberfläche der Linse 2274
2278 1. Oberfläche der Linse 2280
2280 positive Meniskuslinse
2282 2. Oberfläche der Linse 2280 / 1. Oberfläche der Linse 2284
2284 negative Meniskuslinse
2286 2. Oberfläche der Linse 2284
2288 1. Oberfläche der Linse 2290
2290 negative bikonkave Linse 2292 2. Oberfläche der Linse 2290
2294 1. Oberfläche der Linse 2296
2296 positive bikonvexe Linse
2298 2. Oberfläche der Linse 2296
22100 1. Oberfläche der Linse 22102 22102 positive bikonvexe Linse
22104 2. Oberfläche der Linse 22102
22106 Strahlvereiniger
22108 1. Segment des Strahlvereinigers
22110 optische Achse des Strahlvereinigers 22112 2. Segment des Strahlvereinigers
22114 1. Oberfläche des Strahlvereinigers
22116 Grenzfläche des Strahlvereinigers
22118 2. Oberfläche des Strahlvereinigers
Tab. 1
Brennweite = 44 mm, Blendenzahl = 2,5
(*) asphärisch
Tab. 2
Brennweite = 48 mm, Blendenzahl = 2,5
(*) asphärisch
Tab. 4
Brennweite = 60 mm, Blendenzahl = 2,5
(*) asphärisch
Tab. 6
Brennweite = 48 mm, Blendenzahl = 2,5, mit Brennweiten- verlängerer
asphärisch
Brennweite = 60 mm, Blendenzahl = 2,5, mit Brennweiten- verlängerer
Tab. 9 (Forts.)
(*) asphärisch

Claims

Patentansprüche
1. Optisches System mit einem Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten mit einer festen Brennweite und mit einem in das Projektionsobjektiv einfügbaren Brennwei- tenverlängerer .
2. Optisches System nach Anspruch 1, wobei der Brennweitenverlängerer (1755; 2247) in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projektionswand aus betrachtet, folgende Elemente aufweist: a) eine erste negative Linse (1758) ; b) eine zweite positive Linse (1764) ; und mindestens drei weitere Linsen.
3. Optisches System nach Anspruch 2, wobei die mindestens drei weiteren Linsen des Brennweiten- verlängerers (1755) in der angegebenen Reihenfolge, von der Projektionswand aus betrachtet, wie folgt ausgebildet sind: c) eine dritte negative Linse (1770) ; d) eine vierte positive Linse (1776); und e) eine fünfte negative Linse (1780) .
4. Optisches System nach Anspruch 2, wobei die mindestens drei weiteren Linsen des Brennweiten- verlängerers (2247) in der angegebenen Reihenfolge, von der Pro- jektionswand aus betrachtet, wie folgt ausgebildet sind: c) eine dritte positive Linse (2264); d) eine vierte negative Linse (2268) ; und e) eine fünfte negative Linse (2274) .
5. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Projektionsobjektiv in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projektionswand aus betrachtet, folgende Elemente aufweist: a) eine erste negative Linse (210; 710; 1210); b) eine zweite negative Linse (216; 716; 1216); c) eine dritte negative Linse (222; 722; 1222); d) eine vierte positive optische Baugruppe (228; 728; 1228); e) eine fünfte positive Linse (244; 744; 1238); f) eine sechste negative Linse (250; 750; 1244); g) eine siebente Linse (258; 758; 1258); h) eine achte Linse (262; 762; 1262); i) eine neunte negative Linse (268; 768; 1268); j) eine zehnte positive Linse (274; 774; 1274); und k) eine elfte positive Linse (280; 780; 1280) .
6. Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte positive optische Baugruppe (228; 728) des Projektionsobjektivs zwei Linsen (232, 238; 732, 738) aufweist.
7. Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte positive optische Baugruppe (1228) des Projektionsobjektivs genau eine positive Linse (1232) aufweist.
8. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv zwischen der sechsten negativen Linse (250; 750; 1244) und der siebenten positiven Linse (258; 758; 1258) eine Blende (254; 754; 1254) aufweist; dass im Projektionsobjektiv mindestens eine negative Linse vor der Blende (254; 754; 1254) aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist; und dass im Projektionsobjektiv mindestens eine positive Linse hinter der Blende (254; 754; 1254) aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist.
9. Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten, welches in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projek- tionswand aus betrachtet, folgende Elemente aufweist: a) eine erste negative Linse (210; 710); b) eine zweite negative Linse (216; 716); c) eine dritte negative Linse (222; 722); d) eine vierte positive optische Baugruppe (228; 728), die zwei Linsen (232, 238; 732, 738) aufweist; e) eine fünfte positive Linse (244; 744) ; f) eine sechste negative Linse (250; 750) ; g) eine siebente Linse (258; 758); h) eine achte Linse (262; 762); i) eine neunte negative Linse (268; 768) ; j) eine zehnte positive Linse (274; 774); und k) eine elfte positive Linse (280; 780).
10. Projektionsobjektiv nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv zwischen der sechsten negativen Linse (250; 750; 1244) und der siebenten positiven Linse (258; 758;1258) eine Blende (254; 754; 1254) aufweist; dass mindestens eine negative Linse vor der Blende (254; 754; 1254) aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist; und dass mindestens eine positive Linse hinter der Blende (254; 754; 1254) aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist.
11. Projektionsobjektiv für die Projektion digitaler Bilddaten, welches in der angegebenen Reihenfolge, von einer Projektionswand aus betrachtet, folgende Elemente aufweist: a) eine erste negative Linse (1210); b) eine zweite negative Linse (1216); c) eine dritte negative Linse (1222); d) eine vierte positive Linse (1232); e) eine fünfte positive Linse (1238); f) eine sechste negative Linse (1244); g) eine Blende (1254) ; h) eine siebente Linse (1258); i) eine achte Linse (1262) ; j) eine neunte negative Linse (1268); k) eine zehnte positive Linse (1274); und 1) eine elfte positive Linse (1280); wobei mindestens eine negative Linse vor der Blende (1254) aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist; und wobei mindestens eine positive Linse hinter der Blende (1254) aus Fluorkron oder hochbrechendem Schwerflint oder CaF2 ausgebildet ist.
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