本发明专利技术涉及一种高分辨率大视场变焦投影镜头，光学系统透镜组包括沿光轴从银幕向像平面DMD芯片依次顺序排列的前补偿透镜组、变倍透镜组、后补偿透镜组及后固定透镜组；所述变倍透镜组为正焦距组元；前补偿透镜组和后补偿透镜组均为负焦距组元；后固定透镜组为正焦距组元；前补偿透镜组含有三个透镜；变倍透镜组含有两个透镜；后补偿透镜组含有两个透镜；后固定透镜组含有六个透镜；后固定透镜组中有光阑。本发明专利技术优点是：各透镜组的光焦度分配合理，结构紧凑、大视场、高分辨率，成像质量好，用于基于2k-4k数字微镜阵列（DMD）芯片的大银幕的高分辨率投影镜头中有显著的效果；透镜材料均易于加工，适合批量生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高分辨率大视场变焦投影镜头，是一种适合在高分辨率DMD芯片的DLP投影仪上使用的大视场变焦投影镜头，特别适合在4k的高分辨率DMD芯片的DLP投影仪上使用的大视场变焦投影镜头。
技术介绍
近年来，数字电影是电影
的一次技术革命。它是不同于胶片电影的全新模式，展现给广大观众的是目前最高质量的影像，以其在制作、发行、放映的强大优势，在业界得到了迅速的发展。因此，数字电影放映机系统及其配套的投影镜头在市场上有强大的需求。现有技术的数字电影放映机主要采用了两种技术途径DLP ( (Digital Light Processing,数字光处理)技术和LCOS (Liquid Crystal On Silicon,娃基液晶)技术。目前在数字影院中广泛使用的数字电影放映系统大部分采用基于三片DMD黑芯片的DLP技术。DLP技术基于数字微镜器件(DMD，Digital Micro-mirror Device)芯片，其基本原理是将光线直接投射到数百万个微小反射镜，微镜与像素一一对应，利用数字图像信号高速控制微镜的偏转角，而且以微镜反射光能否投向光学显示系统来起光开关作用，并按照开关状态所占比例形成灰度图像，三片DMD各自产生的红、绿、蓝光在经过合成从而产生色彩鲜艳的图像，具有高亮度、高对比度等优良特性。目前，影院中广泛应用的是2k( 2048 X 1080) 的DMD芯片，而4k (4096X2160)的DMD芯片在高端影院中正得到逐步推广。投影镜头是数字电影放映机的一个重要组成部分。投影镜头的主要功能是将数字芯片发出的三基色光合成图像投射到宽银幕上。数字电影放映系统机对投影镜头的要求是能适应高分辨率放映，要求镜头像质好；能够满足特殊银幕如巨幕的要求，要求镜头视场大；能适应不同影厅和银幕不同尺寸要求，镜头能够变焦；光能利用效率高，要求镜头透过率高；要求在投影银幕中，各个视场边缘都能够看清楚，则要求镜头各个视场都有较好的成像质量和较好的照度均匀性；要求整个投影银幕中像面不失真，不产生视觉能感受到的图像变形，要求系统具有小的畸变；投影镜头和DMD芯片之间有棱镜组，要求镜头有较长的后工作距离。因此，投影镜头的特殊要求使得其不同于普通光学系统的研制。另外，现有公开的投影镜头技术中，像质难以在721p/mm仍具有较高的成像质量， 不能较好的应用于基于4k的DMD芯片的数字电影放映系统中；一部分镜头技术应用了非球面，但是像质仍不够好，不能保证在基于4k的DMD芯片的数字电影放映系统中具有较好的投影效果；一部分镜头通过采用高折射率的高档材料来补偿系统的色差，但是同时带来了系统材料受材料供求限制、材料价格高的缺点。高分辨率投影镜头要求的像质高、光照度均匀、具有一定的变倍比、长的后工作距离等特点给投影镜头的设计带来困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高分辨率大视场变焦投影镜头，具有高的成像质量，能够和2k 4k的DMD数字微镜器件匹配，具有大视场，能够满足高端巨幕影院的需求，特别是能用于基于4k的DMD芯片的大视场高分辨率巨幕数字电影放映系统中。本专利技术的技术方案是一种高分辨率大视场变焦投影镜头，包括光学系统透镜组，该光学系统透镜组包括沿光轴从前面的银幕向后面的像平面DMD芯片依次顺序排列的前补偿透镜组、变倍透镜组、 后补偿透镜组及后固定透镜组；所述变倍透镜组为正焦距组元，用于实现变倍；前补偿透镜组和后补偿透镜组均为负焦距组元，用于移动进行变倍后的像质补偿，保持变倍过程中像面稳定；后固定透镜组为正焦距组元，用于提高系统的整体像质；前补偿透镜组含有三个透镜，从前至后依次是为正透镜的I号透镜、为负透镜的2号透镜、为负透镜的3号透镜；变倍透镜组含有两个透镜，从前至后依次是为负透镜的4号透镜、为正透镜的5号透镜；后补偿透镜组含有两个透镜，从前至后依次是为负透镜的6号透镜、为正透镜的7号透镜；后固定透镜组含有六个透镜，从前至后依次是为负透镜的8号透镜、为正透镜的9 号透镜、为正透镜的10号透镜、为负透镜的11号透镜、为正透镜的12号透镜和为正透镜的 13号透镜；后固定透镜组中有光阑。进一步的技术方案是所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其光阑位于后固定透镜组的9号透镜与10号透镜之间。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其光阑前及光阑后各有一个高次非球面透镜，用于降低或消除光阑前及光阑后透镜所产生的各种高次像差，提高系统的传递函数，保持系统的成像质量。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其高次非球面透镜的高次非球面设置在利于非球面加工的F6和QK3玻璃材料制成的透镜上。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其光阑前的高次非球面透镜是后固定透镜组中的8号透镜；光阑后的高次非球面透镜是后固定透镜组中的12号透镜。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，前补偿透镜组其I号透镜材料为K9，2号透镜材料为QK3，3号透镜材料为CAF2 ;变倍透镜组其4号透镜材料为ZF12，5号透镜材料为 LAF8 ;后补偿透镜组其6号透镜材料为K9，7号透镜材料为ZF6 ;后固定透镜组其8号透镜材料为F6，9号透镜材料为ZF6，10号透镜材料为CAF2，11号透镜材料为F5，12号透镜材料为QK3，13号透镜材料为CAF2。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其前补偿透镜组其I号透镜的口径为 130 150毫米，2号透镜与3号透镜之间的间隔距离为15 30毫米。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其光学系统透镜组其系统焦距f 为28 35 毫米，镜头投射比TR为I 1.25 :1。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其系统焦距f 为30 35毫米，镜头投射比 TR 为 I I. 17 :1。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其系统焦距f为28毫米，镜头投射比TR为 I :1。所述的高分辨率大视场变焦投影镜头，其系统焦距f为35毫米，镜头投射比TR为I.25 :1。本专利技术突出的特点及显著的有益效果是I、本专利技术具有传递函数高、像质好、调焦方便、视场大的特点，适用在基于2k-4k的DMD 芯片的大靶面尺寸、大视场且高分辨率的巨幕数字电影放映系统中。2、本专利技术光学系统透镜组有13片透镜，全部材料来源广泛，方便材料供应和组织批量化生产,系统的材料成本和加工制造成本低。3、通过高次非球面的设置，消除了球差和高次像差，提高了系统的传递函数，保持系统在721p/_仍具有较好的成像质量，能在2k-4k的高分辨率DMD芯片中得到极好的使用效果。高次非球面设置在利用非球面加工的F6和QK3材料上，可以通过数控机床进行铣磨、抛光，获得较好的零件表面。4、通过不同色散系数的正负透镜搭配降低前补偿透镜组的色差，利于整个系统像质优化；通过在前补偿透镜组和后固定透镜组中，采用普通玻璃材料和低色散的CaF2材料搭配消除色差，来消除系统色差提高系统像质。5、通过利用常用的低色散的CAF2材料来代替难以购买且不易加工的低色散的氟冕玻璃，即能满足系统消色差功能，又利于系统透镜的加工和批量化生产。附图说明图I本专利技术变焦投影镜头结构示意图图2a本专利技术变焦投影镜头短焦部分光学示意图2b本专利技术变焦投影镜头中焦部分光学示意图2c本专利技术变焦投影镜头长焦部分光学示意图3a本专利技术变焦投影镜头处于短焦位置时的畸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李升辉，邹勇华，耿安兵，杨长城，黄则兵，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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