[发明专利]投影物镜

说明书

应用领域：

本发明的主要应用领域是电影放映，特别是35毫米胶片放映。已知技术的解决方案特征及存在的问题：

本发明涉及一种强光投影物镜。已知的这种物镜(DE-OS3833946)被设计成满足于投影的要求，特别是首先要有良好的图像质量。经过数年的努力提出了多个改进的双高斯物镜(DE-OS3633032，US-PS4704011)来实现该目标，进一步减少图像失真。再有这种开发的结果使得该光阑是有利的，最好在双高斯物镜特征尺寸的空间中的空的内表面设置有凹凸透镜。这对于校正像差是有利的，但是对于投影有决定性的缺点，因为上述设计导致没有在照射一侧实现入射光圈位置的优化配合。在文件DE-OS3029929和DE-OS3029916中指出了光圈位置和关于在投影时聚光器适配的意义。入射光圈可以优化照射配合但不能单独决定。而必须同时要考虑通过光照射物场的分光流的立体角的相关性。这种典型的光流分布特性要求对所有与光照射相关的物镜参数进行调整：入射光圈、孔径和光束限制角σRBa以及σRBi，如果不是这种情况，那么如同已知技术的解决方案，会使投影到图像上的光强减小。本发明的目标：

本发明的目标是一个物镜或一个物镜系列，该物镜或物镜系列一方面可以保证对通过整个物镜场的光流分布的有效充分利用，另一方面证明了其图像质量高于或者与采用技术上有利的镜片的已知技术解决方案的图像质量相同。发明方式的说明(解决方案和实现的优点)

按照本发明，上述任务将采用按照权利要求1的特征的物镜的来完成。根据本发明的物镜与上述的系统(DE-OS3833946)相比其特征在于：保持所有效应参数以匹配聚光器系统。分别来说，孔径比从1∶2.4提高到1∶1.9，最外场点的光阑阻从61％减小到73％。与上述系统相比，这种轴和外轴孔径的可观扩大保持图像质量不变，其中包括总像差。

根据本发明投影物镜的设计与根据文件US 2 701 982，2 897 724和3 005 379的已知的解决方案的不同之处已经在于：US 2 701 982，2 897 724和3 005 379所述的公知方案系统例涉及胶接的元件。另外，这些已知物镜的成像质量很差。此外US 2 701 982和2 897 724不论在镜头数、折射本领顺序还是透镜形状都不一致。而根据3 005 379所述系统中，尽管折射本领序列一致，但是形状却不一致。只有第一个和最后一个镜头在形状上是相同的。

按照权利要求1，根据本发明的物镜满足所列出的保证有效匹配聚光器系统的条件等式。为了阐明本发明这部分的特点，必须较为详尽地研究电影放映应用的聚光器系统中的光流分布。光流分布应当理解为分光流与物平面中的小面积元的立体角的关系。立体角的零轴通过观察场点并且平行于照明系统的轴。在按这种小面积元沿投影方向得到的空间光流特性包含聚光器系统的所有的光学技术相关性质。光流分布取决于物场并且在照明系统轴上有近似地径向对称的分布。对于较小的对光轴的立体角光流在结构上规定为零，以较陡的斜坡上升到一个峰值然后向外平坦地下降。这种分布经过物方视场向外改变。径向对称性随之消失并且光流分布的最大值沿着入射光圈的中心从照明场点中露出的方向移动。在光束照射在立体角轴上的处于最大的光流量分布的部分中，光流显著地下降。其最大值与光束的其它部分比较仅有几分之一。从而能量分布非常不对称。

假如物场的边缘区域成像时，物镜孔径U＝14.7°(相应于虚投影距离无穷大时光圈数为K＝1.9)，就可以很好地匹配照明孔径，但是入射光圈的位置LEP＜100毫米，结果对于光轴，在投影场点相对一侧的外入射光圈面积的主要部分根本没有参与成像，而对于光轴在放映场点同侧的外入射光圈面积的部分被截断了，在仅很小的光阑阻时也是这样。此外，如果孔径仅为U＝11.8°(相应于K＝2.4)却导致更大的光损耗，因为光流(lichtstrom)最大值的环境中的部分被截去了。这种作用在较大光阑阻时还要强。

与之相反，如果在孔径U＝14.7°时入射光圈位置LEP＞400毫米，光流分布的大部分就不会被关于光轴处在放映场点相对一侧的外部入射光圈面积截断，并且在关于光轴处在放映场点同侧的外部入射光圈面积中光流可以忽略不计。此外，可以看到，入射光圈位置＞400毫米在物镜侧要求较大的透镜直径，并且难于校正图像失真。

这是所述的现有系统(DE-OS3833946)的现实。