雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，包括第一分結(jié)構(gòu)體A和第二分結(jié)構(gòu)體B彼此連接而成。所述第一分結(jié)構(gòu)體A內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為負(fù)值，所述第二分結(jié)構(gòu)體B內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為正值，兩者構(gòu)成反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)，增大了視場角、提高了相對孔徑、拉大了后工作距離，相對孔徑最大達(dá)到1/2.0，反遠(yuǎn)比最大達(dá)到7.1倍。該鏡頭可按比例進(jìn)行焦距縮放，從而調(diào)整全視場像高，可滿足靶面尺寸為0.95英寸～1.38英寸的三靶面DLP的各種數(shù)字放映機(jī)的應(yīng)用。球幕影院使用該鏡頭的有益效果是，提高了放映畫面的整體亮度和清晰度；同時(shí)，在球幕中心這個(gè)最佳觀看位置上，可以增加觀眾座椅。
【專利說明】雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球幕電影鏡頭，特別涉及了一種雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的球幕影院，都是用一臺(tái)電影放映機(jī)安裝在球幕的球心附近，經(jīng)過一只魚眼鏡頭，將畫面投射到球幕上，即單機(jī)放映。對于膠片球幕電影，膠片容易出現(xiàn)劃痕和物理損傷，影響放映效果，不利于存放、傳輸和維護(hù)。且電影拷貝制作價(jià)格昂貴，除消耗大量貴金屬銀，還造成化學(xué)工業(yè)污染，現(xiàn)已慢慢地退出市場。而對于數(shù)字球幕電影，魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)像高為成像芯片的短邊長度，芯片的利用率較低，導(dǎo)致實(shí)際投射出的畫面分辨率低，另外，數(shù)字電影放映機(jī)被安放在球幕的中心附近，占據(jù)了觀看球幕影片的最佳位置，同時(shí)還存在著亮度低的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]鑒于上述技術(shù)的狀況，本發(fā)明提供一種雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，將放映畫面分為兩部分，以對投的方式分別同步投射到球幕的上、下區(qū)域，然后兩投射畫面通過拼接合成更高分辨率的完整影片畫面。該鏡頭的設(shè)計(jì)像高為數(shù)字放映機(jī)芯片的長邊長度，可滿足基于投影技術(shù)DLP的靶面尺寸為0.95英寸~1.38英寸的三靶面結(jié)構(gòu)的數(shù)字放映機(jī)的使用。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，包括第一分結(jié)構(gòu)體A和第二分結(jié)構(gòu)體B ;其中:
第一分結(jié)構(gòu)體A，具有在鏡頭殼內(nèi)設(shè)有三鏡組四片透鏡；所述的四片透鏡對應(yīng)球幕方向依次設(shè)置第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡，其中第三透鏡和第四透鏡為雙膠合鏡組，所述第一透鏡為負(fù)彎月型，凸面朝前，第二透鏡為負(fù)彎月型，凸面朝前，第三透鏡為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第四透鏡為雙凹型，曲率絕對值大的面朝前；和
第二分結(jié)構(gòu)體B，具有在鏡頭殼內(nèi)依次設(shè)有一個(gè)光欄面和四鏡組七片透鏡，所述七片透鏡依次排列為第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡、第十透鏡和第十一透鏡，其中第五透鏡和第六透鏡、第七透鏡和第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡分別為雙膠合鏡組，所述第五透鏡為雙凹型，曲率絕對值小的面朝前，第六透鏡為雙凸型，曲率絕對值大的面朝前，第七透鏡為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第八透鏡為負(fù)彎月型，凹面朝前，第九透鏡為為負(fù)彎月型，凸面朝前，第十透鏡為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第十一透鏡為正彎月型，凸面朝前，所述的第二分結(jié)構(gòu)B與第一分結(jié)構(gòu)體A連接。
[0005]在本發(fā)明中，所述第一分結(jié)構(gòu)體A內(nèi)部透鏡組合的總光焦度絕對值和第二分結(jié)構(gòu)體B內(nèi)部透鏡組合的總光焦度絕對值之比為1.43:1，其中第一分結(jié)構(gòu)體A內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為負(fù)值，第二分結(jié)構(gòu)體B內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為正值。
[0006]在本發(fā)明中，所述第一透鏡、第二透鏡采用重冕系光學(xué)玻璃材質(zhì)；第三透鏡、第四透鏡依次采用重火石系、重鋇火石系光學(xué)玻璃材質(zhì)。[0007]在本發(fā)明中，所述第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡、第十透鏡、第十一透鏡依次采用鑭冕系、火石系、輕冕系、重火石系、鑭冕系、鋇冕系、重冕系光學(xué)玻璃材質(zhì)。
[0008]在本發(fā)明中，所涉及的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭的光學(xué)性能參數(shù)范圍是:焦距f ; =12mm~20mm ;相對孔徑D/f ' =1/2.0~1/2.2 ;視場角2 ω =90°~100° ;反遠(yuǎn)比為5.3~7.1 ;其中D為入瞳直徑。
[0009]本發(fā)明所述的反遠(yuǎn)比是指鏡頭光學(xué)后截距L ’和焦距f ’的比值。
[0010]在本發(fā)明中，所涉及的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭按比例進(jìn)行焦距縮放，并少許適當(dāng)調(diào)整各主要像差的匹配關(guān)系，可滿足靶面尺寸為0.95英寸~1.38英寸的三靶面DLP的各種數(shù)字放映機(jī)的應(yīng)用。
[0011]在本發(fā)明中，所述鏡頭內(nèi)所有透鏡工作面均設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)球面，其光學(xué)結(jié)構(gòu)中的任一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球面還可以設(shè)為非球面，其光學(xué)成像光譜范圍為420nm~685nm。這樣,通過復(fù)雜化的設(shè)計(jì)，犧牲加工工藝性有利于光學(xué)系統(tǒng)的像差校正。
[0012]本發(fā)明所具有的有益效果是:采用了負(fù)光焦度的前組和正光焦度的后組構(gòu)成的反遠(yuǎn)距型結(jié)構(gòu)的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，具有通過負(fù)光焦度的前組有利于增大鏡頭的視場角和后焦點(diǎn)截距，但對于負(fù)光焦度的前組產(chǎn)生的像差系數(shù)負(fù)值、像面彎曲過校正，可以通過前組中的正膠合鏡組予以補(bǔ)償，加之正光焦度的后組的合理匹配和平衡，補(bǔ)償了由于數(shù)字放映機(jī)內(nèi)部TIR造成的各種像差，可以完全滿足基于投影技術(shù)DLP的靶面尺寸為0.95英寸~1.38英寸的三靶面結(jié)構(gòu)的數(shù)字放映機(jī)的使用。采用雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭放映時(shí)，將兩臺(tái)數(shù)字放映機(jī) 分別設(shè)置在球幕的上、下邊緣附近，以對投的方式同步放映畫面，增加了畫面的整體亮度，提高了畫面的分辨率，同時(shí)，讓出了球幕中心范圍這個(gè)最佳觀看影片的位置，可以增加觀眾座席。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所應(yīng)用的數(shù)字球幕影院系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2中數(shù)字放映機(jī)22投射畫面的示意圖；
圖4是圖2中數(shù)字放映機(jī)23投射畫面的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合附圖實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，僅用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例和所具有的有益效果，并非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]如圖1所示的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，是由第一分結(jié)構(gòu)體A和第二分結(jié)構(gòu)體B連接組合而成。本實(shí)施例所述的第一分結(jié)構(gòu)體A內(nèi)設(shè)有三鏡組四片透鏡。所述的四片透鏡包括依次排列的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3-1和第四透鏡3-2，其中第三透鏡
3-1和第四透鏡3-2為雙膠合鏡組。本發(fā)明的第一透鏡1、第二透鏡2均為負(fù)彎月型，凸面朝前(設(shè)鏡頭在放映工作狀態(tài)時(shí)，物方即球幕端為前，像方即數(shù)字芯片端為后)，起到增大視場角、拉大后焦點(diǎn)截距、減小鏡片口徑的作用；第三透鏡3-1為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第四透鏡3-2為雙凹型，曲率絕對值大的面朝前。所述的第二分結(jié)構(gòu)體B內(nèi)依次設(shè)有一個(gè)光欄面4、第五透鏡5-1、第六透鏡5-2、第七透鏡6-1、第八透鏡6-2、第九透鏡7_1、第十透鏡7-2、第十一透鏡8，其中第五透鏡5-1和第六透鏡5-2、第七透鏡6-1和第八透鏡6-2、第九透鏡7-1和第十透鏡7-2分別為雙膠合鏡組，第五透鏡5-1為雙凹型，曲率絕對值小的面朝前，第六透鏡5-2為雙凸型，曲率絕對值大的面朝前，第七透鏡6-1為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第八透鏡6-2為負(fù)彎月型，凹面朝前，第九透鏡7-1為為負(fù)彎月型，凸面朝前，第十透鏡7-2為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第十一透鏡8為正彎月型，凸面朝前。本實(shí)施例中的第十一透鏡8采用重冕系或冕系光學(xué)玻璃材質(zhì)，起拉大后工作距離的作用。上述中，所述的第一分結(jié)構(gòu)體A內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為負(fù)值，第二分結(jié)構(gòu)體B內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為正值，且兩者的絕對值比為1.43:1。所述的第二分結(jié)構(gòu)體B通過螺紋及頂絲(圖中未標(biāo)注)與第一分結(jié)構(gòu)體A固定連接。
[0016]在本實(shí)施例中，所述鏡頭的光學(xué)性能參數(shù)范圍為:焦距f ’ =12mm~20mm ;相對孔徑D/f =1/2.0~1/2.2 ;視場角2 ω =90°~100° ;反遠(yuǎn)比為5.3~7.1 ;其中D為入瞳直徑。
[0017]在本實(shí)施例中，所涉及的鏡頭比例縮放后，可滿足靶面尺寸為0.95英寸~1.38英寸的三靶面DLP的各種數(shù)字放映機(jī)的應(yīng)用。
[0018]如圖2至圖4所示，利用本發(fā)明鏡頭進(jìn)行雙機(jī)對投放映球幕電影時(shí)，兩臺(tái)數(shù)字放映機(jī)22和23分別安裝在球幕21的上邊緣和下邊緣附近處。裝在上面的數(shù)字放映機(jī)22以一定的俯角通過本發(fā)明鏡頭將畫面31投射到球幕21的中下部，裝在下面的數(shù)字放映機(jī)23以一定的仰角通過本發(fā)明鏡頭將畫面32投射到球幕21的中上部，兩個(gè)被投射出的畫面在球幕21的赤道處有一定的重疊區(qū)域，用于畫面融合，投射畫面31、32中的陰影部分即為對應(yīng)的融合區(qū)域。當(dāng)數(shù)字放映機(jī)22和23同步放映畫面時(shí)，觀眾在樓層式觀眾席24上便可以欣賞到更高亮度，更高清晰 度，更強(qiáng)震撼力的球幕電影。
[0019]本發(fā)明的鏡頭是一種特殊的數(shù)字球幕電影放映鏡頭，其要求的畸變曲線形式不同于傳統(tǒng)的曲線形式，需要重新計(jì)算、模擬可以滿足要求的畸變曲線。依據(jù)光路可逆行性原理，鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)按反向光路設(shè)計(jì)。由幾何光學(xué)基礎(chǔ)理論，建立合適的光學(xué)模型，在軟件中設(shè)定整個(gè)系統(tǒng)的基本光學(xué)參數(shù):視場角、相對孔徑、工作波長，同時(shí)在后組之后插入一定厚度(厚度依據(jù)放映機(jī)靶面尺寸的不同而不同)的等效平行玻璃平板，用于模擬數(shù)字放映機(jī)的內(nèi)部分色棱鏡，這樣設(shè)計(jì)出的鏡頭就更能保證使用時(shí)的畫面質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，采用人工和設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對該系統(tǒng)進(jìn)行改造、優(yōu)化，在優(yōu)化過程中要嚴(yán)格控制系統(tǒng)的畸變曲線走勢。經(jīng)過不斷的優(yōu)化，直到該鏡頭具有很好的像差質(zhì)量、均勻的像面照度以及很好的工藝性。在優(yōu)化過程中注意隨時(shí)更新和調(diào)整各種優(yōu)化目標(biāo)值。
[0020]為了說明本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)鏡頭等效距為I時(shí)，其光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，其特征是，包括第一分結(jié)構(gòu)體A和第二分結(jié)構(gòu)體B ;其中: 第一分結(jié)構(gòu)體A，具有在鏡頭殼內(nèi)設(shè)有三鏡組四片透鏡；所述的四片透鏡對應(yīng)球幕方向依次設(shè)置第一透鏡(I)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3-1)和第四透鏡(3-2)，其中第三透鏡(3-1)和第四透鏡(3-2)為雙膠合鏡組，所述第一透鏡(I)為負(fù)彎月型，凸面朝前，第二透鏡(2)為負(fù)彎月型，凸面朝前，第三透鏡(3-1)為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第四透鏡(3-2)為雙凹型，曲率絕對值大的面朝前；和 第二分結(jié)構(gòu)體B，具有在鏡頭殼內(nèi)依次設(shè)有一個(gè)光欄面(4)和四鏡組七片透鏡；所述七片透鏡依次排列為第五透鏡(5-1)、第六透鏡(5-2)、第七透鏡(6-1)、第八透鏡(6-2)、第九透鏡(7-1 )、第十透鏡(7-2)和第十一透鏡(8)，其中第五透鏡(5-1)和第六透鏡(5-2)、第七透鏡(6-1)和第八透鏡(6-2)、第九透鏡(7-1)和第十透鏡(7-2)分別為雙膠合鏡組，所述第五透鏡(5-1)為雙凹型，曲率絕對值小的面朝前，第六透鏡(5-2)為雙凸型，曲率絕對值大的面朝前，第七透鏡(6-1)為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第八透鏡(6-2)為負(fù)彎月型，凹面朝前，第九透鏡(7-1)為為負(fù)彎月型，凸面朝前，第十透鏡(7-2)為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第十一透鏡(8)為正彎月型，凸面朝前，所述的第二分結(jié)構(gòu)B與第一分結(jié)構(gòu)體A連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，其特征是，所述第一分結(jié)構(gòu)體A內(nèi)部透鏡組合的總光焦度絕對值和第二分結(jié)構(gòu)體B內(nèi)部透鏡組合的總光焦度絕對值之比為1.43:1，其中第一分結(jié)構(gòu)體A內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為負(fù)值，第二分結(jié)構(gòu)體B內(nèi)部透鏡組合的總光焦度為正值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，其特征是，所述第一透鏡(I)、第二透鏡(2)采用重冕系光學(xué)玻璃材質(zhì)；所述第三透鏡(3-1)、第四透鏡(3-2)依次采用重火石系、重鋇火石系光學(xué)玻璃材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，其特征是，所述第五透鏡(5_1 )、第六透鏡(5_2)、第七透鏡(6_1 )、第八透鏡(6_2)、第九透鏡(7_1)、第十透鏡(7_2)、第i 透鏡(8 )依次米用鑭冕系、火石系、輕冕系、重火石系、鑭冕系、鋇冕系、重冕系光學(xué)玻璃材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，其特征是，所述鏡頭的光學(xué)性能參數(shù)范圍是:焦距=12mm~20mm ;相對孔徑D/f ' =1/2.0~1/2.2 ;視場角2ω=90°~100° ;反遠(yuǎn)比為5.3~7.1 ;其中D為入瞳直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，其特征是，所述鏡頭按比例進(jìn)行焦距縮放，并少許適當(dāng)調(diào)整各主要像差的匹配關(guān)系，完全可滿足靶面尺寸為0.95英寸~1.38英寸的三靶面DLP的各種數(shù)字放映機(jī)的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)對投數(shù)字球幕電影鏡頭，其特征是，所述鏡頭內(nèi)所有透鏡工作面均設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)球面，其光學(xué)結(jié)構(gòu)中的任一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球面還可以設(shè)為非球面，其光學(xué)成像光譜范圍為420nm~685nm。
【文檔編號(hào)】G02B13/04GK104020547SQ201410218868
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】王寶琦, 楊鋒, 李維善, 于國輝, 王陸軍, 李臣友 申請人:秦皇島視聽機(jī)械研究所