專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字投影的由多個(gè)光學(xué)組件構(gòu)成的有固定焦距的投影物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種用于數(shù)字投影、尤其是用于數(shù)字影院的具有固定焦距的投影物鏡。投影物鏡例如用作為具有光學(xué)變形的附件(anamor-photischer Vorsatz)的基本物鏡。
背景技術(shù)：
在數(shù)字影院里所使用的投影機(jī)的特征在于在芯片和物鏡之間的分光棱鏡。玻璃光路(Glasweg)為小于等于119.5mm，因此產(chǎn)生縱向色差以及孔徑誤差。這些誤差必須由投影物鏡來(lái)校正。因此所計(jì)算的物鏡原則上不適用于其它情況。
市場(chǎng)上基本都提供變焦物鏡。然而對(duì)于固定安裝來(lái)說(shuō)，變焦物鏡就不必要了。另外在數(shù)碼影院中，有利地借助于光學(xué)變形附件將芯片格式轉(zhuǎn)換至圖像格式2.35∶1。為了減小附件的外形尺寸并因此降低成本，必須使物鏡的銀幕側(cè)的光瞳(Pupille)距離前透鏡(Frontlinse)不是太遠(yuǎn)。這個(gè)目的用變焦物鏡難于實(shí)現(xiàn)。
在DE10353563B4中描述了一種用于數(shù)字投影的具有固定焦距的投影物鏡，它具有九個(gè)透鏡。這種投影物鏡滿足上述的要求。然而這種物鏡在所有給出的實(shí)施方式中都包含非球面的表面，這增加了生產(chǎn)成本。該文獻(xiàn)的公開(kāi)局限于從物理學(xué)方面考察投影物鏡。在此文獻(xiàn)中并不能獲得有關(guān)其結(jié)構(gòu)構(gòu)造的說(shuō)明。
為了用投影物鏡實(shí)現(xiàn)最佳的成像質(zhì)量，必須使透鏡最準(zhǔn)確地相對(duì)于投影物鏡的光學(xué)軸線進(jìn)行定心。這里要確保的定心精度至少為1/1000mm。如此可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的清晰度。

發(fā)明內(nèi)容
目的提出一種用于數(shù)字投影的具有固定焦距的投影物鏡，它構(gòu)造簡(jiǎn)單，并且可以方便和精密地進(jìn)行裝配。
所述的發(fā)明目的通過(guò)按照權(quán)利要求1的特征的投影物鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此用于數(shù)字投影的具有固定焦距的投影物鏡，具有如下特點(diǎn)-具有多個(gè)透鏡的、支承在第一個(gè)物鏡外殼內(nèi)的第一個(gè)光學(xué)組件，-具有多個(gè)透鏡的、支承在第二個(gè)物鏡外殼內(nèi)的第二個(gè)光學(xué)組件，-第三個(gè)物鏡外殼，它在其一端部的范圍里容納有第一個(gè)物鏡外殼，并在其另一端部的范圍里容納有第二個(gè)物鏡外殼。
在最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式中，第三個(gè)物鏡外殼是第一和第二個(gè)物鏡外殼的連接件。投影物鏡的這種分開(kāi)式結(jié)構(gòu)可以使第一個(gè)光學(xué)組件的透鏡與第二個(gè)光學(xué)組件的透鏡獨(dú)立無(wú)關(guān)地進(jìn)行裝配。在第一個(gè)光學(xué)組件的透鏡裝入到第一個(gè)物鏡外殼里并由此也定心之后，并且第二個(gè)光學(xué)組件也裝配到第二個(gè)物鏡外殼里并定心之后，投影物鏡可以通過(guò)將第一個(gè)物鏡外殼和第二個(gè)物鏡外殼與第三個(gè)物鏡外殼相連接而完成裝配。
通過(guò)單個(gè)物鏡外殼的精密支承，可以使這些物鏡外殼最佳地相互對(duì)準(zhǔn)或者定心。
投影物鏡尤其是指最多具有九個(gè)透鏡的投影物鏡。如果物鏡具有九個(gè)透鏡，那么光學(xué)組件之一尤其具有四個(gè)透鏡，光學(xué)組件中另一個(gè)尤其具有五個(gè)透鏡。具體規(guī)定了投影物鏡如此地構(gòu)造，使得物鏡在其放大側(cè)具有第一個(gè)光學(xué)組件，該第一個(gè)光學(xué)組件包含有四個(gè)透鏡(透鏡1至4)，而在物鏡的縮小側(cè)具有第二個(gè)光學(xué)組件，該第二個(gè)光學(xué)組件包含五個(gè)透鏡(透鏡5至9)。
在投影物鏡中，透鏡優(yōu)選如下地按照順序從圖象(放大側(cè))至目標(biāo)物(Objekt)(縮小側(cè)和照明側(cè))進(jìn)行布置-第一個(gè)負(fù)透鏡，-第二個(gè)負(fù)透鏡，-第三個(gè)透鏡，-第四個(gè)正透鏡，-第五個(gè)透鏡，-第六個(gè)正透鏡，-第七個(gè)負(fù)透鏡，-第八個(gè)正透鏡，-第九個(gè)正透鏡。
在所述第四和第五個(gè)透鏡之間例如設(shè)置有光闌(Blende)。
有利地使第二個(gè)光學(xué)組件的二個(gè)透鏡、尤其是第七和第八個(gè)透鏡相互接合(verkitten)。
此外，如果投影物鏡的透鏡的全部表面為球面的或平面的(plan)，那就是認(rèn)為有利的，尤其從成本方面來(lái)說(shuō)。
當(dāng)然可以在第三個(gè)物鏡外殼里支承第三個(gè)光學(xué)組件。
就定心方面而言，至少一個(gè)透鏡和/或接合構(gòu)件應(yīng)該相對(duì)于其光學(xué)軸線借助于定心機(jī)構(gòu)進(jìn)行定心。優(yōu)選投影物鏡的多數(shù)透鏡可以進(jìn)行定心。透鏡可以單個(gè)地進(jìn)行定心。完全可以考慮，多個(gè)相鄰的透鏡共同進(jìn)行定心。
用于相應(yīng)透鏡或者接合構(gòu)件的定心機(jī)構(gòu)具有優(yōu)選至少三個(gè)螺紋銷(xiāo)釘，它們徑向地取向，并擰入到配屬于相應(yīng)透鏡或者接合構(gòu)件的物鏡外殼的螺紋孔里。這些螺紋銷(xiāo)釘尤其成相同的角度分度進(jìn)行布置。如果設(shè)有三個(gè)螺紋銷(xiāo)釘用于定心，那么相鄰的螺紋銷(xiāo)釘相應(yīng)地相互圍成120°的角度；如果是四個(gè)螺紋銷(xiāo)釘，該角度為90°。
相鄰?fù)哥R的定心例如可以通過(guò)共同的定心裝置來(lái)進(jìn)行，其中二個(gè)透鏡在相互面向的透鏡面的范圍里被固定在兩側(cè)錐形的支承環(huán)里，定心機(jī)構(gòu)作用在該支承環(huán)上。
為使透鏡裝配簡(jiǎn)單，優(yōu)選設(shè)有附加的機(jī)構(gòu)，用于在光學(xué)軸線方向上固定至少一個(gè)透鏡，該機(jī)構(gòu)具有物鏡外殼的止檔和/或在透鏡之間起作用的間隔件和/或擰入到物鏡外殼里的環(huán)。
發(fā)明的其它特征見(jiàn)從屬權(quán)利要求，這在對(duì)唯一附圖的說(shuō)明和該附圖本身中示出，其中要說(shuō)明的是，所有單個(gè)特征和所有單個(gè)特征的組合都示出了其它按照發(fā)明的技術(shù)方案。
以下按照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。附圖示出


圖1旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)地構(gòu)造的投影物鏡的縱向中心剖視圖。
具體實(shí)施例方式
示出的是投影物鏡11的一半，該物鏡有九個(gè)透鏡。投影物鏡構(gòu)造成按照順序從圖象(放大側(cè))至目標(biāo)物(縮小側(cè)和照明側(cè))的以下透鏡布置-第一個(gè)負(fù)透鏡1，它在圖象側(cè)面具有凸面，在目標(biāo)物側(cè)面具有凹面，-第二個(gè)雙凹的透鏡2，-第三個(gè)透鏡3，它在圖象側(cè)面具有凹面，在目標(biāo)物側(cè)面具有凸面，-第四個(gè)雙凸的透鏡4，-第五個(gè)透鏡5，它在圖象側(cè)面具有凸面，向著目標(biāo)物側(cè)面具有凹面，-第六個(gè)雙凸的透鏡6，-第七個(gè)雙凹的透鏡7，-第八個(gè)雙凸的透鏡8，-第九個(gè)雙凸的透鏡9。
透鏡7和8相互接合，因此形成一個(gè)接合構(gòu)件10。
投影物鏡11具有第一個(gè)物鏡外殼12、第二個(gè)物鏡外殼13和第三個(gè)物鏡外殼14，該物鏡外殼14在其一端部位的范圍內(nèi)容納有第一個(gè)物鏡外殼12，在其另一端部的范圍內(nèi)容納有第二個(gè)物鏡外殼13。在第一個(gè)物鏡外殼12里支承著第一個(gè)光學(xué)組件15，它包括有透鏡1至4，在第二個(gè)物鏡外殼13里支承著第二個(gè)光學(xué)組件16，它包括透鏡5至9。
二個(gè)光學(xué)組件15和16可以獨(dú)立地裝配，并在這里使透鏡定心，然后組裝成投影物鏡11。
第一個(gè)光學(xué)組件15如下進(jìn)行安裝在二個(gè)透鏡1和2之間設(shè)有一個(gè)定心環(huán)17，它構(gòu)造為二側(cè)為錐形的支承環(huán)。在其錐形面上貼靠著透鏡1和2。這三個(gè)部件從物鏡外殼12的目標(biāo)物側(cè)面被推入，并且透鏡1在其圖象側(cè)面貼靠在物鏡外殼12的徑向向里的突起部位18上。這二個(gè)透鏡1和2和定心環(huán)17具有相同的外徑，該外徑略小于物鏡外殼12在該范圍里的內(nèi)徑。在該范圍里，物鏡外殼12具有三個(gè)螺紋孔，它們成120°的角度向著物鏡11的光學(xué)軸線19進(jìn)行布置，并且定心銷(xiāo)釘20擰入到該螺紋孔里，該定心銷(xiāo)釘20作用在定心環(huán)17上。通過(guò)徑向調(diào)整這三個(gè)定心銷(xiāo)釘20，使定心環(huán)17可以相對(duì)于光學(xué)軸線19精確地定心，具體說(shuō)在1/1000mm范圍內(nèi)，因此也使徑向地固定在定心環(huán)17里的透鏡1和2被定心。原則上也可以如圖所示，對(duì)于透鏡2配有獨(dú)立的定心銷(xiāo)釘20，該定心銷(xiāo)釘20直接作用于該透鏡2的徑向的外表面上。
通過(guò)透鏡3使由透鏡1和2所構(gòu)成的透鏡組件被軸向地固定，該透鏡3固定在物鏡外殼1 2的一個(gè)徑向向外的回退部位(Ruecksprung)上，并用其圖象側(cè)面支承在透鏡2的目標(biāo)物側(cè)面上。在透鏡3和4之間設(shè)有一個(gè)間隔環(huán)21，它在透鏡3和4的徑向的外側(cè)范圍里支撐在透鏡3的目標(biāo)物側(cè)面和透鏡4的圖象側(cè)面上。間隔環(huán)21和透鏡4在物鏡外殼12的更徑向向外的回退部位上被軸向?qū)?。物鏡外殼12的目標(biāo)物側(cè)面的端部設(shè)有內(nèi)螺紋，環(huán)22旋入到該內(nèi)螺紋中。該旋入到物鏡外殼12里的環(huán)22接觸透鏡4的目標(biāo)物側(cè)面。因此第一個(gè)光學(xué)組件被軸向固定住，確切地說(shuō)開(kāi)始于配屬到圖象側(cè)面的突起部位18、透鏡1、定心環(huán)12、透鏡2、透鏡3、間隔環(huán)21、透鏡4和環(huán)22。在該組件中，只有透鏡1和2借助于定心銷(xiāo)釘20進(jìn)行定心。
第二個(gè)物鏡外殼13的第二個(gè)光學(xué)組件16也從物鏡外殼13的目標(biāo)物側(cè)面進(jìn)行裝配。該物鏡外殼13也在圖象側(cè)面具有一個(gè)徑向向內(nèi)取向的突起部位18，并在第二個(gè)物鏡外殼13的、緊接著突起部位18的第一個(gè)部段里布置有透鏡5和6，其中透鏡5在目標(biāo)物側(cè)面直接接觸透鏡6的圖象側(cè)面。二個(gè)透鏡5和6各自配有三個(gè)成120°的角度向著光學(xué)軸線19布置的定心銷(xiāo)釘20，用于使相應(yīng)的透鏡5或者6定心。在物鏡外殼13的徑向向外取向地緊接著的回退部位(該回退部位設(shè)置有螺紋)里旋入有一個(gè)環(huán)22，該環(huán)22因此將透鏡5和6固定在該環(huán)22和突起部位18之間。在物鏡外殼13的另一個(gè)徑向向外緊接著的回退部位里支承有接合構(gòu)件10，其中三個(gè)定心銷(xiāo)釘20以已述的方式和方法與接合構(gòu)件10的透鏡7的外側(cè)圓周面共同作用，這些定心銷(xiāo)釘20穿過(guò)物鏡外殼13里的螺紋孔。接合構(gòu)件10借助于另一個(gè)環(huán)22被軸向固定住，該環(huán)22擰入到物鏡外殼13的一個(gè)徑向更外向的回退部位里的螺紋里，并且接合構(gòu)件10在該環(huán)22和與環(huán)22相鄰的回退部位18之間被固定在物鏡外殼13里。最后透鏡9被固定在物鏡外殼13的另一個(gè)回退部位18和一個(gè)擰入到該物鏡外殼13中的環(huán)22之間。三個(gè)定心銷(xiāo)釘20用于使該透鏡9定心，這三個(gè)定心銷(xiāo)釘20如上所述擰入到物鏡外殼13里。
在物鏡外殼13的圖象側(cè)面的端部的范圍里，同物鏡外殼13旋入有一個(gè)光闌23，尤其是一個(gè)非對(duì)稱(chēng)的光闌。
二個(gè)光學(xué)組件15和16單個(gè)地按上述的方式進(jìn)行裝配，并使透鏡(如果設(shè)置有透鏡)相對(duì)于物鏡11的光學(xué)軸線19、并由此相對(duì)于各自的組件15或者16進(jìn)行定心。接著進(jìn)行該物鏡11的最終裝配。此時(shí)，在其圖象側(cè)面設(shè)置有外螺紋24的第三個(gè)物鏡外殼14，在第一個(gè)物鏡外殼12的目標(biāo)物側(cè)面上擰入到第一個(gè)物鏡外殼12的內(nèi)螺紋25里，并通過(guò)物鏡外殼14的一個(gè)法蘭26和物鏡外殼12的一個(gè)連片27，形成物鏡外殼12和物鏡外殼14的形狀配合連接。相應(yīng)地使第二個(gè)物鏡外殼13和第三個(gè)物鏡外殼14相互連接，其中這里設(shè)置有一種插塞連接機(jī)構(gòu)。在此也通過(guò)法蘭26與連片27的接觸，形成這些外殼的形狀配合連接。物鏡外殼13和物鏡外殼14借助于多個(gè)螺栓28來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。
通過(guò)螺紋連接(螺栓29)還將與投影機(jī)連接著的容納座30與第二個(gè)物鏡外殼13連接。三個(gè)物鏡外殼12、13和14圍成彼此搭接的蓋罩31和32，其中布置在第一個(gè)光學(xué)組件15的范圍內(nèi)的蓋罩32，在圖象側(cè)面設(shè)置有外螺紋33，用于與附屬件連接。
例如在相對(duì)孔徑為1∶2.5和成象角為2w＝35.1°時(shí)，物鏡的焦距為57mm，或者在相對(duì)孔徑1∶2.5和成象角為2w＝29.2°時(shí)，物鏡的焦距為69mm。
權(quán)利要求
1.用于數(shù)字投影的具有固定焦距的投影物鏡(11)，具有如下特征-具有多個(gè)透鏡(1，2，3，4)的、支承在第一個(gè)物鏡外殼(12)內(nèi)的第一個(gè)光學(xué)組件(1 5)，-具有多個(gè)透鏡(5，6，7，8，9)的、支承在第二個(gè)物鏡外殼(13)內(nèi)的第二個(gè)光學(xué)組件(16)，-第三個(gè)物鏡外殼(14)，該第三個(gè)物鏡外殼(14)在其一端部的范圍里容納有所述第一個(gè)物鏡外殼(12)，并在其另一端部的范圍里容納有所述第二個(gè)物鏡外殼(13)。
2.按照權(quán)利要求1所述的物鏡，其中所述物鏡(11)具有最多九個(gè)透鏡(1至9)。
3.按照權(quán)利要求2所述的物鏡，其中所述光學(xué)組件(15，16)中的一個(gè)光學(xué)組件(15)具有四個(gè)透鏡(1至4)，并且所述光學(xué)組件(15，16)中的另一個(gè)光學(xué)組件(16)具有五個(gè)透鏡(5至9)。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的物鏡，其中所述物鏡(11)在其放大側(cè)具有所述第一個(gè)光學(xué)組件(15)，該第一個(gè)光學(xué)組件(15)包含四個(gè)透鏡(1至4)。
5.按照權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中所述物鏡(11)在其縮小側(cè)具有所述第二個(gè)光學(xué)組件(16)，該第二個(gè)光學(xué)組件(16)包含五個(gè)透鏡(5至9)。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的物鏡，具有-第一個(gè)負(fù)透鏡(1)，-第二個(gè)負(fù)透鏡(2)，-第三個(gè)透鏡(3)，-第四個(gè)正透鏡(4)，和/或-第五個(gè)透鏡(5)，-第六個(gè)正透鏡(6)，-第七個(gè)負(fù)透鏡(7)，-第八個(gè)正透鏡(8)，-第九個(gè)正透鏡(9)。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中所述物鏡具有光闌(23)，尤其在第四和第五個(gè)透鏡之間設(shè)置有光闌。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中所述第二個(gè)光學(xué)組件(16)的二個(gè)透鏡(7，8)、尤其是第七和第八個(gè)透鏡相互接合。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中全部透鏡面都是球面的或平面的。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中在第三個(gè)物鏡外殼(14)里支承有第三個(gè)光學(xué)組件。
11.按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中至少一個(gè)透鏡(1，2，5，6，9)和/或接合構(gòu)件(10)可以相對(duì)它們的光學(xué)軸線(19)借助于定心機(jī)構(gòu)(20，17)進(jìn)行定心。
12.按照權(quán)利要求11所述的物鏡，其中二個(gè)相鄰的透鏡(1，2；7，8)可以通過(guò)定心機(jī)構(gòu)(20，17)共同地定心。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的物鏡，其中所述用于相應(yīng)透鏡(1，2，5，6，9)或者接合構(gòu)件(10)的定心機(jī)構(gòu)(20，17)具有至少三個(gè)螺紋銷(xiāo)釘(20)，這些螺紋銷(xiāo)釘(20)徑向地取向，并且擰入到配屬于相應(yīng)透鏡或者接合構(gòu)件的物鏡外殼(12，13)的螺紋孔里。
14.按照權(quán)利要求1 3所述的物鏡，其中所述螺紋銷(xiāo)釘(20)以相同的角度分度進(jìn)行布置，尤其是相鄰的螺紋銷(xiāo)釘(20)相互圍成90°或120°的角度。
15.按照權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中可以通過(guò)共同的定心機(jī)構(gòu)(20，17)進(jìn)行定心的二個(gè)透鏡(1，2)在相互面向的透鏡面的范圍內(nèi)被固定在共同的二側(cè)錐形的支承環(huán)(17)里，所述定心機(jī)構(gòu)(20)作用在該支承環(huán)(17)上。
16.按照權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的物鏡，其中設(shè)置有機(jī)構(gòu)(17，18，21，22)，用于將至少一個(gè)透鏡在光學(xué)軸線(19)的方向上固定住，該機(jī)構(gòu)(17，18，21，22)具有物鏡外殼(12，13)的止檔(18)和/或在透鏡之間起作用的間隔件(17，21)和/或擰入到物鏡外殼(12，13)里的環(huán)(22)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)字投影的具有固定焦距的投影物鏡(11)，具有如下特征－具有多個(gè)透鏡(1，2，3，4)的、支承在第一個(gè)物鏡外殼(12)內(nèi)的第一個(gè)光學(xué)組件(15)，－具有多個(gè)透鏡(5，6，7，8，9)的、支承在第二個(gè)物鏡外殼(13)內(nèi)的第二個(gè)光學(xué)組件(16)，－第三個(gè)物鏡外殼(14)，它在其一端部的范圍里容納有第一個(gè)物鏡外殼(12)，并在其另一端部的范圍里容納有第二個(gè)物鏡外殼(13)。這種物鏡結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，并可以實(shí)現(xiàn)方便和精密的裝配。
文檔編號(hào)G02B7/02GK101093276SQ20071012621
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者B·布雷特豪爾 申請(qǐng)人:Bci財(cái)務(wù)公司