CN101093276A - 数字投影的由多个光学组件构成的有固定焦距的投影物镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于数字投影的具有固定焦距的投影物镜(11)，具有如下特征：－具有多个透镜(1，2，3，4)的、支承在第一个物镜外壳(12)内的第一个光学组件(15)，－具有多个透镜(5，6，7，8，9)的、支承在第二个物镜外壳(13)内的第二个光学组件(16)，－第三个物镜外壳(14)，它在其一端部的范围里容纳有第一个物镜外壳(12)，并在其另一端部的范围里容纳有第二个物镜外壳(13)。这种物镜结构构造简单，并可以实现方便和精密的装配。

Description

数字投影的由多个光学组件构成的有固定焦距的投影物镜

技术领域

发明涉及一种用于数字投影、尤其是用于数字影院的具有固定焦距的投影物镜。投影物镜例如用作为具有光学变形的附件(anamor-photischer Vorsatz)的基本物镜。

背景技术

在数字影院里所使用的投影机的特征在于在芯片和物镜之间的分光棱镜。玻璃光路(Glasweg)为小于等于119.5mm，因此产生纵向色差以及孔径误差。这些误差必须由投影物镜来校正。因此所计算的物镜原则上不适用于其它情况。

市场上基本都提供变焦物镜。然而对于固定安装来说，变焦物镜就不必要了。另外在数码影院中，有利地借助于光学变形附件将芯片格式转换至图像格式2.35∶1。为了减小附件的外形尺寸并因此降低成本，必须使物镜的银幕侧的光瞳(Pupille)距离前透镜(Frontlinse)不是太远。这个目的用变焦物镜难于实现。

在DE10353563B4中描述了一种用于数字投影的具有固定焦距的投影物镜，它具有九个透镜。这种投影物镜满足上述的要求。然而这种物镜在所有给出的实施方式中都包含非球面的表面，这增加了生产成本。该文献的公开局限于从物理学方面考察投影物镜。在此文献中并不能获得有关其结构构造的说明。

为了用投影物镜实现最佳的成像质量，必须使透镜最准确地相对于投影物镜的光学轴线进行定心。这里要确保的定心精度至少为1/1000mm。如此可以实现优越的清晰度。

发明内容

目的提出一种用于数字投影的具有固定焦距的投影物镜，它构造简单，并且可以方便和精密地进行装配。

所述的发明目的通过按照权利要求1的特征的投影物镜来实现，因此用于数字投影的具有固定焦距的投影物镜，具有如下特点：

-具有多个透镜的、支承在第一个物镜外壳内的第一个光学组件，

-具有多个透镜的、支承在第二个物镜外壳内的第二个光学组件，

-第三个物镜外壳，它在其一端部的范围里容纳有第一个物镜外壳，并在其另一端部的范围里容纳有第二个物镜外壳。

在最简单的结构形式中，第三个物镜外壳是第一和第二个物镜外壳的连接件。投影物镜的这种分开式结构可以使第一个光学组件的透镜与第二个光学组件的透镜独立无关地进行装配。在第一个光学组件的透镜装入到第一个物镜外壳里并由此也定心之后，并且第二个光学组件也装配到第二个物镜外壳里并定心之后，投影物镜可以通过将第一个物镜外壳和第二个物镜外壳与第三个物镜外壳相连接而完成装配。

通过单个物镜外壳的精密支承，可以使这些物镜外壳最佳地相互对准或者定心。

投影物镜尤其是指最多具有九个透镜的投影物镜。如果物镜具有九个透镜，那么光学组件之一尤其具有四个透镜，光学组件中另一个尤其具有五个透镜。具体规定了：投影物镜如此地构造，使得物镜在其放大侧具有第一个光学组件，该第一个光学组件包含有四个透镜(透镜1至4)，而在物镜的缩小侧具有第二个光学组件，该第二个光学组件包含五个透镜(透镜5至9)。

在投影物镜中，透镜优选如下地按照顺序从图象(放大侧)至目标物(Objekt)(缩小侧和照明侧)进行布置：

-第一个负透镜，

-第二个负透镜，

-第三个透镜，

-第四个正透镜，

-第五个透镜，

-第六个正透镜，

-第七个负透镜，

-第八个正透镜，

-第九个正透镜。

在所述第四和第五个透镜之间例如设置有光阑(Blende)。

有利地使第二个光学组件的二个透镜、尤其是第七和第八个透镜相互接合(verkitten)。

此外，如果投影物镜的透镜的全部表面为球面的或平面的(plan)，那就是认为有利的，尤其从成本方面来说。

当然可以在第三个物镜外壳里支承第三个光学组件。

就定心方面而言，至少一个透镜和/或接合构件应该相对于其光学轴线借助于定心机构进行定心。优选投影物镜的多数透镜可以进行定心。透镜可以单个地进行定心。完全可以考虑，多个相邻的透镜共同进行定心。

用于相应透镜或者接合构件的定心机构具有优选至少三个螺纹销钉，它们径向地取向，并拧入到配属于相应透镜或者接合构件的物镜外壳的螺纹孔里。这些螺纹销钉尤其成相同的角度分度进行布置。如果设有三个螺纹销钉用于定心，那么相邻的螺纹销钉相应地相互围成120°的角度；如果是四个螺纹销钉，该角度为90°。

相邻透镜的定心例如可以通过共同的定心装置来进行，其中二个透镜在相互面向的透镜面的范围里被固定在两侧锥形的支承环里，定心机构作用在该支承环上。

为使透镜装配简单，优选设有附加的机构，用于在光学轴线方向上固定至少一个透镜，该机构具有物镜外壳的止档和/或在透镜之间起作用的间隔件和/或拧入到物镜外壳里的环。

发明的其它特征见从属权利要求，这在对唯一附图的说明和该附图本身中示出，其中要说明的是，所有单个特征和所有单个特征的组合都示出了其它按照发明的技术方案。

以下按照附图对实施例进行详细说明。附图示出：

附图说明

图1旋转对称地构造的投影物镜的纵向中心剖视图。

具体实施方式

示出的是投影物镜11的一半，该物镜有九个透镜。投影物镜构造成按照顺序从图象(放大侧)至目标物(缩小侧和照明侧)的以下透镜布置：

-第一个负透镜1，它在图象侧面具有凸面，在目标物侧面具有凹面，

-第二个双凹的透镜2，

-第三个透镜3，它在图象侧面具有凹面，在目标物侧面具有凸面，

-第四个双凸的透镜4，

-第五个透镜5，它在图象侧面具有凸面，向着目标物侧面具有凹面，

-第六个双凸的透镜6，

-第七个双凹的透镜7，

-第八个双凸的透镜8，

-第九个双凸的透镜9。

透镜7和8相互接合，因此形成一个接合构件10。

投影物镜11具有第一个物镜外壳12、第二个物镜外壳13和第三个物镜外壳14，该物镜外壳14在其一端部位的范围内容纳有第一个物镜外壳12，在其另一端部的范围内容纳有第二个物镜外壳13。在第一个物镜外壳12里支承着第一个光学组件15，它包括有透镜1至4，在第二个物镜外壳13里支承着第二个光学组件16，它包括透镜5至9。

二个光学组件15和16可以独立地装配，并在这里使透镜定心，然后组装成投影物镜11。

第一个光学组件15如下进行安装：在二个透镜1和2之间设有一个定心环17，它构造为二侧为锥形的支承环。在其锥形面上贴靠着透镜1和2。这三个部件从物镜外壳12的目标物侧面被推入，并且透镜1在其图象侧面贴靠在物镜外壳12的径向向里的突起部位18上。这二个透镜1和2和定心环17具有相同的外径，该外径略小于物镜外壳12在该范围里的内径。在该范围里，物镜外壳12具有三个螺纹孔，它们成120°的角度向着物镜11的光学轴线19进行布置，并且定心销钉20拧入到该螺纹孔里，该定心销钉20作用在定心环17上。通过径向调整这三个定心销钉20，使定心环17可以相对于光学轴线19精确地定心，具体说在1/1000mm范围内，因此也使径向地固定在定心环17里的透镜1和2被定心。原则上也可以如图所示，对于透镜2配有独立的定心销钉20，该定心销钉20直接作用于该透镜2的径向的外表面上。

通过透镜3使由透镜1和2所构成的透镜组件被轴向地固定，该透镜3固定在物镜外壳1 2的一个径向向外的回退部位(Ruecksprung)上，并用其图象侧面支承在透镜2的目标物侧面上。在透镜3和4之间设有一个间隔环21，它在透镜3和4的径向的外侧范围里支撑在透镜3的目标物侧面和透镜4的图象侧面上。间隔环21和透镜4在物镜外壳12的更径向向外的回退部位上被轴向导向。物镜外壳12的目标物侧面的端部设有内螺纹，环22旋入到该内螺纹中。该旋入到物镜外壳12里的环22接触透镜4的目标物侧面。因此第一个光学组件被轴向固定住，确切地说开始于配属到图象侧面的突起部位18、透镜1、定心环12、透镜2、透镜3、间隔环21、透镜4和环22。在该组件中，只有透镜1和2借助于定心销钉20进行定心。

第二个物镜外壳13的第二个光学组件16也从物镜外壳13的目标物侧面进行装配。该物镜外壳13也在图象侧面具有一个径向向内取向的突起部位18，并在第二个物镜外壳13的、紧接着突起部位18的第一个部段里布置有透镜5和6，其中透镜5在目标物侧面直接接触透镜6的图象侧面。二个透镜5和6各自配有三个成120°的角度向着光学轴线19布置的定心销钉20，用于使相应的透镜5或者6定心。在物镜外壳13的径向向外取向地紧接着的回退部位(该回退部位设置有螺纹)里旋入有一个环22，该环22因此将透镜5和6固定在该环22和突起部位18之间。在物镜外壳13的另一个径向向外紧接着的回退部位里支承有接合构件10，其中三个定心销钉20以已述的方式和方法与接合构件10的透镜7的外侧圆周面共同作用，这些定心销钉20穿过物镜外壳13里的螺纹孔。接合构件10借助于另一个环22被轴向固定住，该环22拧入到物镜外壳13的一个径向更外向的回退部位里的螺纹里，并且接合构件10在该环22和与环22相邻的回退部位18之间被固定在物镜外壳13里。最后透镜9被固定在物镜外壳13的另一个回退部位18和一个拧入到该物镜外壳13中的环22之间。三个定心销钉20用于使该透镜9定心，这三个定心销钉20如上所述拧入到物镜外壳13里。

在物镜外壳13的图象侧面的端部的范围里，同物镜外壳13旋入有一个光阑23，尤其是一个非对称的光阑。

二个光学组件15和16单个地按上述的方式进行装配，并使透镜(如果设置有透镜)相对于物镜11的光学轴线19、并由此相对于各自的组件15或者16进行定心。接着进行该物镜11的最终装配。此时，在其图象侧面设置有外螺纹24的第三个物镜外壳14，在第一个物镜外壳12的目标物侧面上拧入到第一个物镜外壳12的内螺纹25里，并通过物镜外壳14的一个法兰26和物镜外壳12的一个连片27，形成物镜外壳12和物镜外壳14的形状配合连接。相应地使第二个物镜外壳13和第三个物镜外壳14相互连接，其中这里设置有一种插塞连接机构。在此也通过法兰26与连片27的接触，形成这些外壳的形状配合连接。物镜外壳13和物镜外壳14借助于多个螺栓28来实现连接。

通过螺纹连接(螺栓29)还将与投影机连接着的容纳座30与第二个物镜外壳13连接。三个物镜外壳12、13和14围成彼此搭接的盖罩31和32，其中布置在第一个光学组件15的范围内的盖罩32，在图象侧面设置有外螺纹33，用于与附属件连接。

例如在相对孔径为1∶2.5和成象角为2w＝35.1°时，物镜的焦距为57mm，或者在相对孔径1∶2.5和成象角为2w＝29.2°时，物镜的焦距为69mm。

Claims (16)

1.用于数字投影的具有固定焦距的投影物镜(11)，具有如下特征：

-具有多个透镜(1，2，3，4)的、支承在第一个物镜外壳(12)内的第一个光学组件(1 5)，

-具有多个透镜(5，6，7，8，9)的、支承在第二个物镜外壳(13)内的第二个光学组件(16)，

-第三个物镜外壳(14)，该第三个物镜外壳(14)在其一端部的范围里容纳有所述第一个物镜外壳(12)，并在其另一端部的范围里容纳有所述第二个物镜外壳(13)。

2.按照权利要求1所述的物镜，其中所述物镜(11)具有最多九个透镜(1至9)。

3.按照权利要求2所述的物镜，其中所述光学组件(15，16)中的一个光学组件(15)具有四个透镜(1至4)，并且所述光学组件(15，16)中的另一个光学组件(16)具有五个透镜(5至9)。

4.按照权利要求2或3所述的物镜，其中所述物镜(11)在其放大侧具有所述第一个光学组件(15)，该第一个光学组件(15)包含四个透镜(1至4)。

5.按照权利要求2至4中任一项所述的物镜，其中所述物镜(11)在其缩小侧具有所述第二个光学组件(16)，该第二个光学组件(16)包含五个透镜(5至9)。

6.按照权利要求4或5所述的物镜，具有

-第一个负透镜(1)，

-第二个负透镜(2)，

-第三个透镜(3)，

-第四个正透镜(4)，

和/或

-第五个透镜(5)，

-第六个正透镜(6)，

-第七个负透镜(7)，

-第八个正透镜(8)，

-第九个正透镜(9)。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的物镜，其中所述物镜具有光阑(23)，尤其在第四和第五个透镜之间设置有光阑。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的物镜，其中所述第二个光学组件(16)的二个透镜(7，8)、尤其是第七和第八个透镜相互接合。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的物镜，其中全部透镜面都是球面的或平面的。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的物镜，其中在第三个物镜外壳(14)里支承有第三个光学组件。

11.按照权利要求1至10中任一项所述的物镜，其中至少一个透镜(1，2，5，6，9)和/或接合构件(10)可以相对它们的光学轴线(19)借助于定心机构(20，17)进行定心。

12.按照权利要求11所述的物镜，其中二个相邻的透镜(1，2；7，8)可以通过定心机构(20，17)共同地定心。

13.按照权利要求11或12所述的物镜，其中所述用于相应透镜(1，2，5，6，9)或者接合构件(10)的定心机构(20，17)具有至少三个螺纹销钉(20)，这些螺纹销钉(20)径向地取向，并且拧入到配属于相应透镜或者接合构件的物镜外壳(12，13)的螺纹孔里。

14.按照权利要求1 3所述的物镜，其中所述螺纹销钉(20)以相同的角度分度进行布置，尤其是相邻的螺纹销钉(20)相互围成90°或120°的角度。

15.按照权利要求12至14中任一项所述的物镜，其中可以通过共同的定心机构(20，17)进行定心的二个透镜(1，2)在相互面向的透镜面的范围内被固定在共同的二侧锥形的支承环(17)里，所述定心机构(20)作用在该支承环(17)上。

16.按照权利要求1至15中任一项所述的物镜，其中设置有机构(17，18，21，22)，用于将至少一个透镜在光学轴线(19)的方向上固定住，该机构(17，18，21，22)具有物镜外壳(12，13)的止档(18)和/或在透镜之间起作用的间隔件(17，21)和/或拧入到物镜外壳(12，13)里的环(22)。