[發明專利]高分辨率大視場變焦投影鏡頭

有效

• 申請號: 201210044640.3
• 申請日: 2012-02-25
• 公開（公告）號: CN102590992A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李升輝;鄒勇華;耿安兵;楊長城;黃則兵
• 申請（專利權）人: 湖北久之洋紅外系統有限公司
• 主分類號: G02B15/177
• 分類號: G02B15/177;G02B15/20;G02B7/00;G02B1/00;G02B3/02
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及一種高分辨率大視場變焦投影鏡頭，是一種適合在高分辨率DMD芯片的DLP投影儀上使用的大視場變焦投影鏡頭，特別適合在4k的高分辨率DMD芯片的DLP投影儀上使用的大視場變焦投影鏡頭。

背景技術

近年來，數字電影是電影技術領域的一次技術革命。它是不同于膠片電影的全新模式，展現給廣大觀眾的是目前最高質量的影像，以其在制作、發行、放映的強大優勢，在業界得到了迅速的發展。因此，數字電影放映機系統及其配套的投影鏡頭在市場上有強大的需求。

現有技術的數字電影放映機主要采用了兩種技術途徑：DLP（(Digital?Light?Processing，數字光處理)技術和LCOS(Liquid?Crystal?On?Silicon，硅基液晶)技術。目前在數字影院中廣泛使用的數字電影放映系統大部分采用基于三片DMD黑芯片的DLP技術。DLP技術基于數字微鏡器件(DMD，Digital?Micro-mirror?Device)芯片，其基本原理是將光線直接投射到數百萬個微小反射鏡，微鏡與像素一一對應，利用數字圖像信號高速控制微鏡的偏轉角，而且以微鏡反射光能否投向光學顯示系統來起光開關作用，并按照開關狀態所占比例形成灰度圖像，三片DMD各自產生的紅、綠、藍光在經過合成從而產生色彩鮮艷的圖像，具有高亮度、高對比度等優良特性。目前，影院中廣泛應用的是2k（2048×1080）的DMD芯片，而4k（4096×2160）的DMD芯片在高端影院中正得到逐步推廣。

投影鏡頭是數字電影放映機的一個重要組成部分。投影鏡頭的主要功能是將數字芯片發出的三基色光合成圖像投射到寬銀幕上。數字電影放映系統機對投影鏡頭的要求是能適應高分辨率放映，要求鏡頭像質好；能夠滿足特殊銀幕如巨幕的要求，要求鏡頭視場大；能適應不同影廳和銀幕不同尺寸要求，鏡頭能夠變焦；光能利用效率高，要求鏡頭透過率高；要求在投影銀幕中，各個視場邊緣都能夠看清楚，則要求鏡頭各個視場都有較好的成像質量和較好的照度均勻性；要求整個投影銀幕中像面不失真，不產生視覺能感受到的圖像變形，要求系統具有小的畸變；投影鏡頭和DMD芯片之間有棱鏡組，要求鏡頭有較長的后工作距離。因此，投影鏡頭的特殊要求使得其不同于普通光學系統的研制。

另外，現有公開的投影鏡頭技術中，像質難以在72lp/mm仍具有較高的成像質量，不能較好的應用于基于4k的DMD芯片的數字電影放映系統中；一部分鏡頭技術應用了非球面，但是像質仍不夠好，不能保證在基于4k的DMD芯片的數字電影放映系統中具有較好的投影效果；一部分鏡頭通過采用高折射率的高檔材料來補償系統的色差，但是同時帶來了系統材料受材料供求限制、材料價格高的缺點。高分辨率投影鏡頭要求的像質高、光照度均勻、具有一定的變倍比、長的后工作距離等特點給投影鏡頭的設計帶來困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種高分辨率大視場變焦投影鏡頭，具有高的成像質量，能夠和2k～4k的DMD數字微鏡器件匹配，具有大視場，能夠滿足高端巨幕影院的需求，特別是能用于基于4k的DMD芯片的大視場高分辨率巨幕數字電影放映系統中。

本發明的技術方案是：

一種高分辨率大視場變焦投影鏡頭，包括光學系統透鏡組，該光學系統透鏡組包括沿光軸從前面的銀幕向后面的像平面DMD芯片依次順序排列的前補償透鏡組、變倍透鏡組、后補償透鏡組及后固定透鏡組；所述變倍透鏡組為正焦距組元，用于實現變倍；前補償透鏡組和后補償透鏡組均為負焦距組元，用于移動進行變倍后的像質補償，保持變倍過程中像面穩定；后固定透鏡組為正焦距組元，用于提高系統的整體像質；前補償透鏡組含有三個透鏡，從前至后依次是：為正透鏡的1號透鏡、為負透鏡的2號透鏡、為負透鏡的3號透鏡；變倍透鏡組含有兩個透鏡，從前至后依次是：為負透鏡的4號透鏡、為正透鏡的5號透鏡；后補償透鏡組含有兩個透鏡，從前至后依次是：為負透鏡的6號透鏡、為正透鏡的7號透鏡；后固定透鏡組含有六個透鏡，從前至后依次是：為負透鏡的8號透鏡、為正透鏡的9號透鏡、為正透鏡的10號透鏡、為負透鏡的11號透鏡、為正透鏡的12號透鏡和為正透鏡的13號透鏡；后固定透鏡組中有光闌。

進一步的技術方案是：

所述的高分辨率大視場變焦投影鏡頭，其光闌位于后固定透鏡組的9號透鏡與10號透鏡之間。

所述的高分辨率大視場變焦投影鏡頭，其光闌前及光闌后各有一個高次非球面透鏡，用于降低或消除光闌前及光闌后透鏡所產生的各種高次像差，提高系統的傳遞函數，保持系統的成像質量。