CN110208928B - 投影镜头 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种投影镜头，该镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。其中，第一透镜具有正光焦度，其成像侧表面为凸面；第二透镜具有正光焦度或负光焦度，其像源侧表面为凸面；第三透镜具有正光焦度；以及第四透镜具有正光焦度或负光焦度。

Description

投影镜头

分案声明

本申请是2017年12月04日递交的发明名称为“投影镜头”、申请号为201711260269.3的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请涉及一种投影镜头，更具体地，本申请涉及一种包括四片透镜的投影镜头。

背景技术

近年来，深度识别技术得到了快速发展，三维深度相机可以获得拍摄对象的三维位置及尺寸信息，这在AR(增强现实)技术应用中具有重要意义。

编码结构光技术是最重要的深度识别分支技术之一。编码结构光深度识别技术原理是：由投影镜头模块将经过特殊编码的图像投射到拍摄对象上；利用一个成像接收模块来接收反射回来的图案信息；以及经过后端算法处理得到拍摄对象的深度信息。投影镜头作为编码结构光深度识别技术的核心元件，直接影响了深度识别的识别范围和准确度。

因此，本发明旨在提供一种具有大视场、小型化特征的投影镜头，以较好地满足深度识别投影镜头的应用需求。

发明内容

本申请提供了可适用于便携式电子产品的、可至少解决或部分解决现有技术中的上述至少一个缺点的投影镜头。

一方面，本申请提供了这样一种投影镜头，该镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。其中，第一透镜可具有正光焦度，其成像侧表面可为凸面；第二透镜具有正光焦度或负光焦度，其像源侧表面可为凸面；第三透镜可具有正光焦度；以及第四透镜具有正光焦度或负光焦度。

在一个实施方式中，主光线的最大入射角度CRA、投影镜头的光学总长度TTL与像源区域对角线长的一半IH之间可满足0＜(1+TAN(CRA))*TTL/IH＜2.5。

在一个实施方式中，投影镜头的最大半视场角HFOV可满足0.9＜TAN(HFOV)＜1.2。

在一个实施方式中，在800nm至1000nm的光波波段中，投影镜头的光线透过率可大于85％。

在一个实施方式中，第一透镜的有效焦距f1与第二透镜的有效焦距f2可满足2.0＜|f1/f2|＜2.8。

在一个实施方式中，第二透镜的像源侧表面的曲率半径R4与第三透镜的成像侧表面的曲率半径R5可满足0.8＜R4/R5＜1.2。

在一个实施方式中，第三透镜的成像侧表面和光轴的交点至第三透镜的成像侧表面的有效半口径顶点在光轴上的距离SAG31与第三透镜的像源侧表面和光轴的交点至第三透镜的像源侧表面的有效半口径顶点在光轴上的距离SAG32可满足0.3＜SAG31/SAG32＜0.7。

在一个实施方式中，第一透镜的成像侧表面的有效半口径DT11与第一透镜的像源侧表面的有效半口径DT21可满足0.7＜DT11/DT21＜1.0。

在一个实施方式中，第三透镜于光轴上的中心厚度CT3与第四透镜于光轴上的中心厚度CT4可满足1.5＜CT3/CT4＜2.5。

在一个实施方式中，第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离T12与第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离T23可满足0.4＜T12/T23＜0.7。

另一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。其中，第一透镜可具有正光焦度，其成像侧表面可为凸面；第二透镜具有正光焦度或负光焦度，其像源侧表面可为凸面；第三透镜可具有正光焦度；以及第四透镜具有正光焦度或负光焦度。其中，第一透镜的有效焦距f1与第二透镜的有效焦距f2可满足2.0＜|f1/f2|＜2.8。

又一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。其中，第一透镜可具有正光焦度，其成像侧表面可为凸面；第二透镜具有正光焦度或负光焦度，其像源侧表面可为凸面；第三透镜可具有正光焦度；以及第四透镜具有正光焦度或负光焦度。其中，第三透镜的成像侧表面和光轴的交点至第三透镜的成像侧表面的有效半口径顶点在光轴上的距离SAG31与第三透镜的像源侧表面和光轴的交点至第三透镜的像源侧表面的有效半口径顶点在光轴上的距离SAG32可满足0.3＜SAG31/SAG32＜0.7。

本申请采用了多片(例如，四片)透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得上述投影镜头具有小型化、大视场、高成像品质、低敏感度、可满足深度识别要求等至少一个有益效果。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例1的投影镜头的结构示意图；

图2A至图2C分别示出了实施例1的投影镜头的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；

图3示出了根据本申请实施例2的投影镜头的结构示意图；

图4A至图4C分别示出了实施例2的投影镜头的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；

图5示出了根据本申请实施例3的投影镜头的结构示意图；

图6A至图6C分别示出了实施例3的投影镜头的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；

图7示出了根据本申请实施例4的投影镜头的结构示意图；

图8A至图8C分别示出了实施例4的投影镜头的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线；

图9示出了根据本申请实施例5的投影镜头的结构示意图；

图10A至图10C分别示出了实施例5的投影镜头的轴上色差曲线、象散曲线以及畸变曲线。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜，第二透镜也可被称作第一透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜中最靠近像源侧的表面称为像源侧表面，每个透镜中最靠近成像侧的表面称为成像侧表面。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的投影镜头可包括例如四片具有光焦度的透镜，即，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。这四片透镜沿着光轴由成像侧至像源侧依序排列。

在示例性实施方式中，第一透镜可具有正光焦度，其成像侧表面可为凸面；第二透镜具有正光焦度或负光焦度，其像源侧表面可为凸面；第三透镜可具有正光焦度；第四透镜具有正光焦度或负光焦度。

在示例性实施方式中，第二透镜可具有正光焦度，其成像侧表面可为凹面。

在示例性实施方式中，第四透镜的像源侧表面可为凹面。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式0＜(1+TAN(CRA))*TTL/IH＜2.5，其中，CRA为主光线的最大入射角度，TTL为投影镜头的光学总长度，IH为像源区域对角线长的一半。投影镜头的光学总长度是指从第一透镜的成像侧表面至像源面在光轴上的距离，例如，本申请中的光学总长度TTL可以是指从第一透镜的成像侧表面至像源面在光轴上的距离。更具体地，CRA、TTL和IH进一步可满足2.0＜(1+TAN(CRA))*TTL/IH＜2.5，例如，2.12≤(1+TAN(CRA))*TTL/IH≤2.31。满足条件式0＜(1+TAN(CRA))*TTL/IH＜2.5，可以获得较大的视场角和较短的光学总长度，以满足大深度识别范围和投影模块小型化的需求。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式2.0＜|f1/f2|＜2.8，其中，f1为第一透镜的有效焦距，f2为第二透镜的有效焦距。更具体地，f1和f2进一步可满足2.29≤|f1/f2|≤2.63。满足条件式2＜|f1/f2|＜2.8，可以有效消除系统象散误差，以保证子午和弧矢两个方向上的像质平衡。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式0.8＜R4/R5＜1.2，其中，R4为第二透镜的像源侧表面的曲率半径，R5为第三透镜的成像侧表面的曲率半径。更具体地，R4和R5进一步可满足0.83≤R4/R5≤1.07。满足条件式0.8＜R4/R5＜1.2，可以有效校正系统的场曲像差，以保证中心区域和边缘区域成像质量的均衡。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式0.3＜SAG31/SAG32＜0.7，其中，SAG31为第三透镜的成像侧表面和光轴的交点至第三透镜的成像侧表面的有效半口径顶点在光轴上的距离，SAG32为第三透镜的像源侧表面和光轴的交点至第三透镜的像源侧表面的有效半口径顶点在光轴上的距离。更具体地，SAG31和SAG32进一步可满足0.40＜SAG31/SAG32＜0.60，例如，0.50≤SAG31/SAG32≤0.53。满足条件式0.3＜SAG31/SAG32＜0.7，可以有效消除系统球差，以获得高清晰度的图像。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式0.7＜DT11/DT21＜1.0，其中，DT11为第一透镜的成像侧表面的有效半口径，DT21为第一透镜的像源侧表面的有效半口径。更具体地，DT11和DT21进一步可满足0.86≤DT11/DT21≤0.95。满足条件式0.7＜DT11/DT21＜1.0，有利于获得较短的镜头总长，以满足镜头小型化要求。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式1.5＜CT3/CT4＜2.5，其中，CT3为第三透镜于光轴上的中心厚度，CT4为第四透镜于光轴上的中心厚度。更具体地，CT3和CT4进一步可满足1.64≤CT3/CT4≤2.43。满足条件式1.5＜CT3/CT4＜2.5，有利于获得较大的视场角，并保证较高的成像质量。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式0.4＜T12/T23＜0.7，其中，T12为第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离，T23为第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离。更具体地，T12和T23进一步可满足0.56≤T12/T23≤0.62。满足条件式0.4＜T12/T23＜0.7，有利于降低镜头的公差敏感性，以满足镜头可加工性要求。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头在约800nm至约1000nm的光波波段中，光线透过率大于85％。这样的设置有利于获得高亮度的投影画面，并降低对投影镜头的光圈要求。

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式0.9＜TAN(HFOV)＜1.2，其中，HFOV为投影镜头的最大半视场角。更具体地，HFOV进一步可满足0.95≤TAN(HFOV)≤1.04。满足条件式0.9＜TAN(HFOV)＜1.2，可以满足深度识别区域范围要求，并保持较高的识别精度。

在示例性实施方式中，上述投影镜头还可包括至少一个光阑，以提升镜头的成像质量。光阑可根据需要设置在任意位置处，例如，光阑可设置在成像侧与第一透镜之间。

可选地，上述投影镜头还可包括其他公知的光学投影元件，例如，棱镜、场镜等。

相比于普通镜头，投影镜头主要区别在于，一般摄像镜头的光线从物侧至成像侧形成一个像面；而一般投影镜头的光线从像源侧至成像侧，将像面放大投射直至投影面。一般投影镜头的进光量由物方数值孔径与镜头光阑控制。

根据本申请的上述实施方式的投影镜头可采用例如四片透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得投影镜头具有小型化、大视场、低敏感性、高成像品质、可满足深度识别要求等至少一个有益效果。

在本申请的实施方式中，各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成投影镜头的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以四片透镜为例进行了描述，但是该投影镜头不限于包括四片透镜。如果需要，该投影镜头还可包括其它数量的透镜。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的投影镜头的具体实施例。

实施例1

以下参照图1至图2C描述根据本申请实施例1的投影镜头。图1示出了根据本申请实施例1的投影镜头的结构示意图。

如图1所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：光阑STO、第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3和第四透镜E4。

第一透镜E1具有正光焦度，其成像侧表面S1为凸面，像源侧表面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其成像侧表面S3为凹面，像源侧表面S4为凸面；第三透镜E3具有正光焦度，其成像侧表面S5为凹面，像源侧表面S6为凸面；以及第四透镜E4具有负光焦度，其成像侧表面S7为凸面，像源侧表面S8为凹面。S9可以是像源面，来自投影镜头像源面的光依序穿过各表面S8至S1并最终成像在屏幕上(未示出)。

在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。

表1示出了实施例1的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表1

由表1可知，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面。在本实施例中，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数(在表1中已给出)；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄和A₁₆。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

1.5615E-01

-4.1916E+00

1.0055E+02

-1.0841E+03

5.7844E+03

-1.4246E+04

1.2976E+04

S2

4.9464E-01

6.9931E-01

1.4940E+01

-1.8713E+02

1.8504E+03

-8.8115E+03

1.9038E+04

S3

-4.1066E-01

-2.8918E+01

5.3999E+02

-5.5399E+03

2.9869E+04

-8.1639E+04

9.0669E+04

S4

-2.8917E-01

7.5873E+00

-9.6838E+01

6.3678E+02

-2.2453E+03

3.9455E+03

-2.6261E+03

S5

-3.7771E-01

-1.0334E+00

6.5029E+00

-1.0025E+01

7.1543E+00

-2.4772E+00

3.3604E-01

S6

-1.1253E+00

4.5667E+00

-1.0239E+01

1.3167E+01

-8.9996E+00

3.0492E+00

-4.0198E-01

S7

-1.5132E+00

1.9426E+00

-9.7812E-01

6.1994E-02

1.5356E-01

-6.4488E-02

8.2865E-03

S8

-4.8483E-01

3.1658E-02

3.9269E-01

-4.0333E-01

1.9364E-01

-4.5723E-02

4.1905E-03

表2

表3给出实施例1中投影镜头的光学总长度TTL(即，从第一透镜E1的成像侧表面S1至像源面S9在光轴上的距离)、最大半视场角HFOV、总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

表3

实施例1中的投影镜头满足：

(1+TAN(CRA))*TTL/IH＝2.12，其中，CRA为主光线的最大入射角度，TTL为投影镜头的光学总长度，IH为像源区域对角线长的一半；

|f1/f2|＝2.43，其中，f1为第一透镜E1的有效焦距，f2为第二透镜E2的有效焦距；

R4/R5＝0.98，其中，R4为第二透镜E2的像源侧表面S4的曲率半径，R5为第三透镜E3的成像侧表面S5的曲率半径；

SAG31/SAG32＝0.50，其中，SAG31为第三透镜E3的成像侧表面S5和光轴的交点至第三透镜E3的成像侧表面S5的有效半口径顶点在光轴上的距离，SAG32为第三透镜E3的像源侧表面S6和光轴的交点至第三透镜E3的像源侧表面S6的有效半口径顶点在光轴上的距离；

DT11/DT21＝0.89，其中，DT11为第一透镜E1的成像侧表面S1的有效半口径，DT21为第一透镜E1的像源侧表面S2的有效半口径；

CT3/CT4＝1.94，其中，CT3为第三透镜E3于光轴上的中心厚度，CT4为第四透镜E4于光轴上的中心厚度；

T12/T23＝0.56，其中，T12为第一透镜E1和第二透镜E2在光轴上的间隔距离，T23为第二透镜E2和第三透镜E3在光轴上的间隔距离；

TAN(HFOV)＝1.04，其中，HFOV为投影镜头的最大半视场角。

图2A示出了实施例1的投影镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图2B示出了实施例1的投影镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2C示出了实施例1的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图2A至图2C可知，实施例1所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3至图4C描述根据本申请实施例2的投影镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例2的投影镜头的结构示意图。

如图3所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：光阑STO、第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3和第四透镜E4。

第一透镜E1具有正光焦度，其成像侧表面S1为凸面，像源侧表面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其成像侧表面S3为凹面，像源侧表面S4为凸面；第三透镜E3具有正光焦度，其成像侧表面S5为凹面，像源侧表面S6为凸面；以及第四透镜E4具有负光焦度，其成像侧表面S7为凸面，像源侧表面S8为凹面。S9可以是像源面，来自投影镜头像源面的光依序穿过各表面S8至S1并最终成像在屏幕上(未示出)。

在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。

表4示出了实施例2的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表4

由表4可知，在实施例2中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面。表5示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

5.8004E-01

-8.6984E+00

1.7481E+02

-7.4245E+02

-1.3055E+04

1.5452E+05

-4.6982E+05

S2

1.1649E-01

5.0713E+00

-7.7669E+01

6.2275E+02

-1.5735E+03

-7.0330E+02

0.0000E+00

S3

-4.3396E-01

-2.8939E+01

5.4167E+02

-5.5339E+03

2.9901E+04

-8.1363E+04

9.2991E+04

S4

-2.6746E-01

7.6096E+00

-9.6765E+01

6.3707E+02

-2.2443E+03

3.9475E+03

-2.6135E+03

S5

-3.7659E-01

-1.0333E+00

6.5034E+00

-1.0024E+01

7.1554E+00

-2.4757E+00

3.3877E-01

S6

-1.1248E+00

4.5657E+00

-1.0239E+01

1.3167E+01

-8.9995E+00

3.0491E+00

-4.0221E-01

S7

-1.4989E+00

1.9491E+00

-9.8034E-01

6.4599E-02

1.5061E-01

-6.3319E-02

8.1308E-03

S8

-4.8857E-01

3.2148E-02

4.0434E-01

-4.0875E-01

1.9894E-01

-4.8208E-02

4.4787E-03

表5

表6给出实施例2中投影镜头的光学总长度TTL、最大半视场角HFOV、总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

表6

图4A示出了实施例2的投影镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图4B示出了实施例2的投影镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4C示出了实施例2的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图4A至图4C可知，实施例2所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5至图6C描述了根据本申请实施例3的投影镜头。图5示出了根据本申请实施例3的投影镜头的结构示意图。

如图5所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：光阑STO、第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3和第四透镜E4。

第一透镜E1具有正光焦度，其成像侧表面S1为凸面，像源侧表面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其成像侧表面S3为凹面，像源侧表面S4为凸面；第三透镜E3具有正光焦度，其成像侧表面S5为凹面，像源侧表面S6为凸面；以及第四透镜E4具有负光焦度，其成像侧表面S7为凹面，像源侧表面S8为凹面。S9可以是像源面，来自投影镜头像源面的光依序穿过各表面S8至S1并最终成像在屏幕上(未示出)。

在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。

表7示出了实施例3的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表7

由表7可知，在实施例3中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面。表5示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表8

表9给出实施例3中投影镜头的光学总长度TTL、最大半视场角HFOV、总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

表9

图6A示出了实施例3的投影镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图6B示出了实施例3的投影镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6C示出了实施例3的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图6A至图6C可知，实施例3所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

实施例4

以下参照图7至图8C描述了根据本申请实施例4的投影镜头。图7示出了根据本申请实施例4的投影镜头的结构示意图。

如图7所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：光阑STO、第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3和第四透镜E4。

第一透镜E1具有正光焦度，其成像侧表面S1为凸面，像源侧表面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其成像侧表面S3为凹面，像源侧表面S4为凸面；第三透镜E3具有正光焦度，其成像侧表面S5为凹面，像源侧表面S6为凸面；以及第四透镜E4具有负光焦度，其成像侧表面S7为凸面，像源侧表面S8为凹面。S9可以是像源面，来自投影镜头像源面的光依序穿过各表面S8至S1并最终成像在屏幕上(未示出)。

在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。

表10示出了实施例4的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表10

由表10可知，在实施例4中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面。表11示出了可用于实施例4中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

5.3149E-01

-8.3884E+00

1.7885E+02

-7.5712E+02

-1.3476E+04

1.5316E+05

-4.4688E+05

S2

3.6122E-02

5.7148E+00

-8.0089E+01

5.7882E+02

-1.6399E+03

3.7888E+02

0.0000E+00

S3

-3.1367E-01

-2.8910E+01

5.4553E+02

-5.5178E+03

2.9882E+04

-8.1978E+04

8.7675E+04

S4

-9.0248E-02

7.2188E+00

-9.6116E+01

6.3941E+02

-2.2421E+03

3.9436E+03

-2.6396E+03

S5

-3.7940E-01

-1.0355E+00

6.5031E+00

-1.0026E+01

7.1514E+00

-2.4784E+00

3.3924E-01

S6

-1.1388E+00

4.5679E+00

-1.0241E+01

1.3165E+01

-9.0009E+00

3.0484E+00

-4.0259E-01

S7

-1.5062E+00

1.9490E+00

-9.7977E-01

6.5003E-02

1.5082E-01

-6.3256E-02

8.1176E-03

S8

-4.9308E-01

2.9134E-02

4.0407E-01

-4.0863E-01

1.9907E-01

-4.8110E-02

4.5562E-03

表11

表12给出实施例4中投影镜头的光学总长度TTL、最大半视场角HFOV、总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

表12

图8A示出了实施例4的投影镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图8B示出了实施例4的投影镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图8C示出了实施例4的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图8A至图8C可知，实施例4所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

实施例5

以下参照图9至图10C描述了根据本申请实施例5的投影镜头。图9示出了根据本申请实施例5的投影镜头的结构示意图。

如图9所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：光阑STO、第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3和第四透镜E4。

第一透镜E1具有正光焦度，其成像侧表面S1为凸面，像源侧表面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其成像侧表面S3为凹面，像源侧表面S4为凸面；第三透镜E3具有正光焦度，其成像侧表面S5为凹面，像源侧表面S6为凸面；以及第四透镜E4具有正光焦度，其成像侧表面S7为凸面，像源侧表面S8为凹面。S9可以是像源面，来自投影镜头像源面的光依序穿过各表面S8至S1并最终成像在屏幕上(未示出)。

在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。

表13示出了实施例5的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表13

由表13可知，在实施例5中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面。表14示出了可用于实施例5中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

5.0519E-01

-8.6079E+00

1.8062E+02

-7.2450E+02

-1.3482E+04

1.5082E+05

-4.3927E+05

S2

-9.8834E-03

5.8792E+00

-7.5804E+01

5.7759E+02

-1.9467E+03

2.1590E+03

0.0000E+00

S3

-3.1328E-01

-2.9784E+01

5.4264E+02

-5.5215E+03

2.9905E+04

-8.1677E+04

9.0278E+04

S4

-9.1581E-02

7.0852E+00

-9.6316E+01

6.3912E+02

-2.2428E+03

3.9412E+03

-2.6493E+03

S5

-3.7945E-01

-1.0358E+00

6.5023E+00

-1.0028E+01

7.1498E+00

-2.4795E+00

3.4191E-01

S6

-1.1307E+00

4.5723E+00

-1.0240E+01

1.3165E+01

-9.0007E+00

3.0486E+00

-4.0225E-01

S7

-1.5099E+00

1.9490E+00

-9.7984E-01

6.4954E-02

1.5081E-01

-6.3254E-02

8.1228E-03

S8

-4.8520E-01

2.9035E-02

4.0341E-01

-4.0887E-01

1.9901E-01

-4.8124E-02

4.5537E-03

表14

表15给出实施例5中投影镜头的光学总长度TTL、最大半视场角HFOV、总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

表15

图10A示出了实施例5的投影镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图10B示出了实施例5的投影镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图10C示出了实施例5的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图10A至图10C可知，实施例5所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

综上，实施例1至实施例5分别满足表16中所示的关系。

条件式\实施例	1	2	3	4	5
						(1+tan(CRA))*TTL/IH	2.12	2.25	2.31	2.23	2.27
|f1/f2|	2.43	2.44	2.29	2.47	2.63
						R4/R5	0.98	0.97	0.83	1.07	1.05
SAG31/SAG32	0.50	0.50	0.50	0.53	0.53
						DT11/DT21	0.89	0.86	0.95	0.86	0.87
CT3/CT4	1.94	1.83	2.43	1.67	1.64
						T12/T23	0.56	0.62	0.59	0.58	0.61
TAN(HFOV)	1.04	0.95	0.95	1.00	1.02

表16

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.投影镜头，沿光轴由成像侧至像源侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其特征在于，

所述第一透镜具有正光焦度，其成像侧表面为凸面；

所述第二透镜具有正光焦度，其像源侧表面为凸面；

所述第三透镜具有正光焦度；以及

所述第四透镜具有正光焦度或负光焦度，

其中，所述投影镜头满足0＜(1+TAN(CRA))*TTL/IH＜2.5，其中，CRA为主光线的最大入射角度，TTL为投影镜头的光学总长度，IH为像源区域对角线长的一半；以及

其中，所述投影镜头中具有光焦度的透镜的数量为四。

2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的最大半视场角HFOV满足0.9＜TAN(HFOV)＜1.2。

3.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，在800nm至1000nm的光波波段中，所述投影镜头的光线透过率大于85％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1与所述第二透镜的有效焦距f2满足2.0＜|f1/f2|＜2.8。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的投影镜头，其特征在于，所述第二透镜的像源侧表面的曲率半径R4与所述第三透镜的成像侧表面的曲率半径R5满足0.8＜R4/R5＜1.2。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的投影镜头，其特征在于，满足0.3＜SAG31/SAG32＜0.7，

其中，SAG31为所述第三透镜的成像侧表面和所述光轴的交点至所述第三透镜的成像侧表面的有效半口径顶点在所述光轴上的距离，SAG32为所述第三透镜的像源侧表面和所述光轴的交点至所述第三透镜的像源侧表面的有效半口径顶点在所述光轴上的距离。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的成像侧表面的有效半口径DT11与所述第一透镜的像源侧表面的有效半口径DT21满足0.7＜DT11/DT21＜1.0。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的投影镜头，其特征在于，所述第三透镜于所述光轴上的中心厚度CT3与所述第四透镜于所述光轴上的中心厚度CT4满足1.5＜CT3/CT4＜2.5。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的间隔距离T12与所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的间隔距离T23满足0.4＜T12/T23＜0.7。

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