一種5片式球幕投影鏡頭及系統(tǒng)，用于投影成像，屬于球幕投影鏡頭及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

球幕鏡頭屬于廣角魚眼鏡頭。這種鏡頭的視場(chǎng)角一般大于160度。從光學(xué)技術(shù)上來講，用于投影成像的魚眼鏡頭，要滿足這么大角度范圍的像面像質(zhì)要求，是很難的。

全球幕投影，視場(chǎng)角比半球幕投影大一倍，畸變也是非常大的，所以校正也更困難，如果畸變沒有校正好，圖像在球幕上的投影，南極和北極上的圖像放大率會(huì)不一樣。南極和北極處的圖像會(huì)發(fā)生扭曲、變形。為了校正色差，目前的球幕投影鏡頭，幾乎全部使用了膠合透鏡。

鏡頭中絕大多數(shù)是選用不同色散系數(shù)的光學(xué)玻璃，將它們膠合在一起，進(jìn)行色差的校正，在CN2007101852808專利中，就使用了3組膠合透鏡，其中還使用了一組3片式膠合透鏡。國(guó)產(chǎn)和美國(guó)的球幕投影鏡頭，使用的光學(xué)玻璃材料，品種至少有2種以上，絕大多數(shù)都使用光學(xué)玻璃，使得球幕投影鏡頭的鏡片數(shù)量多達(dá)十片以上。在CN2007101852808專利中，鏡片的數(shù)量就多達(dá)13片，光學(xué)系統(tǒng)體積大，光學(xué)長(zhǎng)度達(dá)249毫米，這給鏡頭的加工、組裝帶來不便，并且使得鏡頭成本增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述不足之處提供了一種5片式球幕投影鏡頭及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中鏡頭為了校正色差，都采用光學(xué)玻璃材料進(jìn)行膠合，造成鏡片數(shù)量過多、生產(chǎn)效率降低、增加了生產(chǎn)成本的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種5片式球幕投影鏡頭，包括主鏡筒，其特征在于：沿光路依次設(shè)置在主鏡筒上的第五透鏡、第四透鏡、第三透鏡、第二透鏡和第一透鏡；所述第一透鏡為凸凹透鏡；所述第二透鏡為雙凹透鏡；所述第三透鏡為雙凹透鏡；所述第四透鏡為平凸透鏡；所述第五透鏡為平凸透鏡。

進(jìn)一步，所述第一透鏡的第一面S1的為球面，第二面S2為非球面；

所述第二透鏡的第一面S3的為球面，第二面S4為非球面；

所述第三透鏡的第一面S5和第二面S6均為球面；

所述第四透鏡的第一面S7為非球面，第二面S8為球面；

所述第五透鏡的第一面S9為非球面，第二面S10為球面；

所述第一透鏡的第二面S2與第二透鏡的第一面S3相鄰，第二透鏡的第二面S4與第三透鏡的第一面S5相鄰，第三透鏡的第二面S6與第四透鏡的第一面S7相鄰，第四透鏡的第二面S8與第五透鏡第一面S9相鄰。

進(jìn)一步，所述第一透鏡的焦距為-70mm～-40mm；

所述第二透鏡的焦距為-70mm～-40mm；

所述第三透鏡的焦距為-80mm～-40mm；

所述第四透鏡的焦距為60mm～120mm；

所述第五透鏡的焦距為100mm～300mm。

進(jìn)一步，所述第一透鏡的第一面S1的R1＝1000～2000mm，第二面S2的R2＝24～32mm，K2＝0.2～0.4，4th＝-1.1e-5～-1.5e-5，6th＝-4.3e-9～-6e-9，8th＝-4.1e-12～-6e-12；

所述第二透鏡的第一面S3的R3＝-60～-90mm，第二面S4的R4＝24～42mm,K2＝0.2～0.4，4th＝-6e-6～-9e-6，6th＝-6e-9～-9e-9；

所述第三透鏡的第一面S5的R5＝-42～52mm，第二面S6的R6＝-102～122mm。

所述第四透鏡的第一面S7的R7＝40～62mm，K7＝-2.2～-3.4，4th＝-1.1e-5～-1.5e-5，6th＝-4.3e-9～-6e-9，8th＝-4.1e-12～-6e-12，第二面S8的R8＝∞；

所述第五透鏡的第一面S9的R9＝115～130mm，K9＝-1～-2，4th＝-1.0e-6～-1.5e-6，6th＝-2e-9～-3e-9，第二面S10的R10＝∞；

其中，R為曲面的半徑，K為圓錐系數(shù)，4th為4階，6th為6階，8th為8階。

進(jìn)一步，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡為PMMA光學(xué)塑料。

一種5片式球幕投影系統(tǒng)，其特征在于：包括球幕支架，設(shè)置在球幕支架內(nèi)的投影機(jī)和反光鏡，設(shè)置在球幕支架上的球幕投影鏡頭和與球幕投影鏡頭相固定的球幕，球幕投影鏡頭與投影機(jī)的組合焦距為3.3毫米，球幕投影鏡頭投影的球幕的直徑為0.6～2米。

進(jìn)一步，所述球幕投影鏡頭的視場(chǎng)角為176°。

進(jìn)一步，所述球幕投影鏡頭的后工作距離為55～75毫米。

進(jìn)一步，所述球幕投影鏡頭適應(yīng)的投影機(jī)的焦距為21～25毫米。

進(jìn)一步，光學(xué)系統(tǒng)采用像方遠(yuǎn)心光路，全長(zhǎng)為162毫米，像高為4.9毫米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

一、本發(fā)明的球幕投影鏡頭不用膠合透鏡就實(shí)現(xiàn)了色差校正，鏡片數(shù)量少，鏡頭的透過率較高，投影在球幕上的圖像亮度比傳統(tǒng)球幕鏡頭高；

二、本發(fā)明的球幕投影鏡頭，由于使用的是光學(xué)塑料。光學(xué)鏡片可以采用注塑方法生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)效率，極大地降低鏡頭的生產(chǎn)成本，其中，鏡頭的成本僅為光學(xué)玻璃鏡頭的五分之一；

三、本發(fā)明的球幕投影鏡頭使用的是同一種光學(xué)塑料，注塑制造時(shí)不用更換材料，節(jié)省了清洗料桶的工時(shí)和材料的浪費(fèi)。節(jié)約了工時(shí)和材料費(fèi)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的球幕投影鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中球幕投影鏡頭的光路示意圖；

圖3為本發(fā)明中球幕投影系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

一種5片式球幕投影鏡頭，包括主鏡筒1，沿光路依次設(shè)置在主鏡筒1上的第五透鏡2、第四透鏡3、第三透鏡4、第二透鏡5和第一透鏡6；所述第一透鏡6為凸凹透鏡，焦距為-70mm；所述第二透鏡5為雙凹透鏡，焦距為-70mm；所述第三透鏡4為雙凹透鏡，焦距為-80mm；所述第四透鏡3為平凸透鏡，焦距為60mm；所述第五透鏡2為平凸透鏡，焦距為100mm，所述第一透鏡6、第二透鏡5、第三透鏡4、第四透鏡3和第五透鏡2為PMMA光學(xué)塑料；所述第一透鏡6的第一面S1的為球面，R1＝1000mm，第二面S2為非球面，R2＝24mm，K2＝0.2，4th＝-1.1e-5，6th＝-4.3e-9，8th＝-4.1e-12；所述第二透鏡5的第一面S3的為球面，R3＝-60mm，第二面S4為非球面，R4＝24mm,K2＝0.2，4th＝-6e-6，6th＝-6e-9；所述第三透鏡4的第一面，R5＝-42mm，第二面S6均為球面，R6＝-102mm；所述第四透鏡3的第一面S7為非球面，R7＝40mm，K7＝-2.2，4th＝-1.1e-5，6th＝-4.3e-9，8th＝-4.1e-12，第二面S8為球面，R8＝∞；所述第五透鏡2的第一面S9為非球面，R9＝115mm,K9＝-1，4th＝-1.0e-6，6th＝-2e-9，第二面S10為球面，R10＝∞；所述第一透鏡6的第二面S2與第二透鏡5的第一面S3相鄰，第二透鏡5的第二面S4與第三透鏡4的第一面S5相鄰，第三透鏡4的第二面S6與第四透鏡3的第一面S7相鄰，第四透鏡3的第二面S8與第五透鏡2第一面S9相鄰。本發(fā)明的球幕投影鏡頭不用膠合透鏡就實(shí)現(xiàn)了色差校正，鏡片數(shù)量少，鏡頭的透過率較高，投影在球幕上的圖像亮度比傳統(tǒng)球幕鏡頭高。本發(fā)明的球幕投影鏡頭，由于使用的是光學(xué)塑料。光學(xué)鏡片可以采用注塑方法生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)效率，極大地降低鏡頭的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的球幕投影鏡頭使用的是同一種光學(xué)塑料，注塑制造時(shí)不用更換材料，節(jié)省了清洗料桶的工時(shí)和材料的浪費(fèi)。節(jié)約了工時(shí)和材料費(fèi)用。從目視投影同一個(gè)圖像看，本發(fā)明的球幕投影鏡頭比美國(guó)的投影鏡頭圖像亮度高，鏡頭的成本僅為光學(xué)玻璃鏡頭的五分之一。

實(shí)施例2

一種5片式球幕投影鏡頭，包括主鏡筒1，沿光路依次設(shè)置在主鏡筒1上的第五透鏡2、第四透鏡3、第三透鏡4、第二透鏡5和第一透鏡6；所述第一透鏡6為凸凹透鏡，焦距為-40mm；所述第二透鏡5為雙凹透鏡，焦距為-40mm；所述第三透鏡4為雙凹透鏡，焦距為-40mm；所述第四透鏡3為平凸透鏡，焦距為120mm；所述第五透鏡2為平凸透鏡，焦距為300mm，所述第一透鏡6、第二透鏡5、第三透鏡4、第四透鏡3和第五透鏡2為PMMA光學(xué)塑料；所述第一透鏡6的第一面S1的為球面，R1＝2000mm，第二面S2為非球面，R2＝32mm，K2＝0.4，4th＝-1.5e-5，6th＝-6e-9，8th＝-6e-12；所述第二透鏡5的第一面S3的為球面，R3＝-90mm，第二面S4為非球面，R4＝42mm,K2＝0.4，4th＝-9e-6，6th＝-9e-9；所述第三透鏡4的第一面，R5＝52mm，第二面S6均為球面，R6＝122；所述第四透鏡3的第一面S7為非球面，R7＝62mm，K7＝-3.4，4th＝-1.5e-5，6th＝-6e-9，8th＝-6e-12，第二面S8為球面，R8＝∞；所述第五透鏡2的第一面S9為非球面，R9＝130mm,K9＝-2，4th＝-1.5e-6，6th＝-3e-9，第二面S10為球面，R10＝∞；所述第一透鏡6的第二面S2與第二透鏡5的第一面S3相鄰，第二透鏡5的第二面S4與第三透鏡4的第一面S5相鄰，第三透鏡4的第二面S6與第四透鏡3的第一面S7相鄰，第四透鏡3的第二面S8與第五透鏡2第一面S9相鄰。本發(fā)明的球幕投影鏡頭不用膠合透鏡就實(shí)現(xiàn)了色差校正，鏡片數(shù)量少，鏡頭的透過率較高，投影在球幕上的圖像亮度比傳統(tǒng)球幕鏡頭高。本發(fā)明的球幕投影鏡頭，由于使用的是光學(xué)塑料。光學(xué)鏡片可以采用注塑方法生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)效率，極大地降低鏡頭的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的球幕投影鏡頭使用的是同一種光學(xué)塑料，注塑制造時(shí)不用更換材料，節(jié)省了清洗料桶的工時(shí)和材料的浪費(fèi)。節(jié)約了工時(shí)和材料費(fèi)用。從目視投影同一個(gè)圖像看，本發(fā)明的球幕投影鏡頭比美國(guó)的投影鏡頭圖像亮度高，鏡頭的成本僅為光學(xué)玻璃鏡頭的五分之一。

一種5片式球幕投影系統(tǒng)，包括球幕支架9，設(shè)置在球幕支架9內(nèi)的投影機(jī)10和反光鏡11，設(shè)置在球幕支架9上的球幕投影鏡頭14和與球幕投影鏡頭14相固定的球幕13，光路依次通過投影機(jī)10、反光鏡11和球幕投影鏡頭14投射到球幕13上，球幕投影鏡頭14通過固定板7和球幕固定螺釘12將球幕投影鏡頭14固定在球幕上，球幕投影鏡頭14與投影機(jī)10的組合焦距為3.3毫米，球幕投影鏡頭14投影的球幕13的直徑為0.6～2米。所述球幕投影鏡頭14的視場(chǎng)角為176°。所述球幕投影鏡頭14的后工作距離為55～75毫米。所述球幕投影鏡頭14適應(yīng)的投影機(jī)10的焦距為21～25毫米。所述球幕投影鏡頭14適應(yīng)的投影機(jī)10的焦距為21～25毫米。光學(xué)系統(tǒng)采用像方遠(yuǎn)心光路，全長(zhǎng)為162毫米，像高為4.9毫米。