CN111505795A

CN111505795A - 一种投影物镜

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Publication number: CN111505795A
Application number: CN201910091043.8A
Authority: CN
Inventors: 陈超
Original assignee: Chengdu Idealsee Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Idealsee Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: CN111505795B

Abstract

本发明公开了一种投影物镜，包括从物侧至像侧依次设置在同一光轴上的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，且满足以下关系式：‑3.6<f1/f<‑2.9，‑1.6<f2/f<‑1.0，2.0<f3/f<2.5，‑3.1<f4/f<2.5，2.8<f5/f<3.5，3.2<f6/f<3.9，TTL<25mm，FOV<55°。其中，fn为第n透镜的焦距，f为整个投影物镜的焦距，TTL为第一透镜的物侧面到像面的距离，FOV为投影物镜的最大视场角范围；第三透镜与第四透镜之间设置有光阑。通过在光学系统中引入正场曲来使弧型像面放大成像于一平面，使用较少的镜片，校正多种像差，实现清晰成像。

Description

一种投影物镜

技术领域

本发明涉及投影光学系统，尤其涉及一种投影物镜。

背景技术

光纤扫描器的结构一般包括驱动器和以悬臂支撑的方式安装于驱动器上的光纤，光纤悬臂在驱动器的驱动下进行二维扫描，由于光纤悬臂与驱动器均在振动，故光纤扫描器扫描出来的像面为一弧面，且光线方向垂直于发光面的切面。

投影物镜是用于将处在投影物镜的像面的弧形图案成像到投影物镜的物面上，但现有投影物镜的像面(即图像源的像面)一般为平面，但由于光纤扫描器扫描出来的像面为一弧面，且光线方向垂直于发光面的切面，故现有投影物镜不能够解决光纤扫描器的成像问题，难以使光纤扫描器扫描出来的图像清晰的放大成像于一平面。

发明内容

本发明实施例提供一种投影物镜，用以解决弧型像面成像的问题，本方案通过在光学系统中引入正场曲来使图像源(如光纤扫描器)的弧型像面放大成像于一平面，通过合理优化面型，合理分配光焦度，使用较少的镜片，较少的玻璃材料，校正多种像差，实现清晰成像。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供了投影物镜，用于将处在投影物镜的像面上的弧形图案成像到投影物镜的物面上，弧形图案为由光纤扫描器扫描出的或其他图像源发射出的呈弧形的像面。

所述的投影物镜包括从物侧至像侧依次设置在同一光轴上的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，且满足以下关系式：

-3.6<f1/f<-2.9，

-1.6<f2/f<-1.0，

2.0<f3/f<2.5，

-3.1<f4/f<2.5，

2.8<f5/f<3.5，

3.2<f6/f<3.9，

TTL<25mm，

FOV<55°，

其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f为整个投影物镜的焦距，TTL为第一透镜的物侧面到投影物镜的像面的距离，FOV为投影物镜的最大视场角范围；

第三透镜与第四透镜之间设置有光阑。

优选的，所述的第一透镜为弯月透镜，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面；所述的第二透镜为双凹透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；所述的第三透镜为平凸透镜，第三透镜的物侧面为平面，第三透镜的像侧面为凸面；第四透镜为双凹透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；第五透镜为平凸透镜，第五透镜的物侧面为平面，第五透镜的像侧面为凸面；第六透镜为双凸透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。

物侧面为凸面，是指物侧面朝向物面形成凸起的形状；物侧面为凹面，是指物侧面朝向物面形成凹陷的形状；像侧面为凸面，是指像侧面朝向像面形成凸起的形状；像侧面为凹面，是指像侧面朝向像面形成凹陷的形状。

优选的，所述的投影物镜还满足以下关系式：

1.89<n1<0.95，

1.70<n2<1.76，

1.80<n3<1.86，

1.89<n4<0.95，

1.70<n5<1.76，

1.70<n6<1.76，

其中，n1为第一透镜的折射率，n2为第二透镜的折射率，n3为第三透镜的折射率，n4为第四透镜的折射率，n5为第五透镜的折射率，n6为第六透镜的折射率。

优选的，所述的投影物镜还满足以下关系式：

15.9<v1<21.9，

51.7<v2<57.7，

39.7<v3<45.7，

15.9<v4<21.9，

51.7<v5<57.7，

51.7<v6<57.7，

其中，v1为第一透镜的阿贝数，v2为第二透镜的阿贝数，v3为第三透镜的阿贝数，v4为第四透镜的阿贝数，v5为第五透镜的阿贝数，v6为第六透镜的阿贝数。

进一步优选的，第一透镜和第四透镜的材料相同。

进一步优选的，所述的第二透镜、第五透镜和第六透镜的材料相同。优选的，适用本发明所述投影物镜的图像源所发出的光束的波长范围为380-780nm。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：通过在光学系统中引入正场曲来使图像源(如光纤扫描器)的弧型像面放大成像于一平面，通过合理优化面型，合理分配光焦度，使用较少的镜片、较少的玻璃材料，校正多种像差，实现清晰成像。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明投影物镜实施例的场曲曲线图；

图3为本发明投影物镜实施例的畸变曲线图；

图4为本发明投影物镜实施例的传递函数曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种投影物镜，用以解决弧型像面成像的问题。如图1所示，其用于将处在投影物镜的像面8上的弧形图案成像到投影物镜的物面9上，弧形图案为由光纤扫描器扫描出的或其他图像源发射出的呈弧形的像面。

如图1所示，所述的投影物镜包括从物侧至像侧依次设置在同一光轴上的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5及第六透镜6，且满足以下关系式：

-3.6<f1/f<-2.9，

-1.6<f2/f<-1.0，

2.0<f3/f<2.5，

-3.1<f4/f<2.5，

2.8<f5/f<3.5，

3.2<f6/f<3.9，

TTL<25mm，

FOV<55°，

其中，f1为第一透镜1的焦距，f2为第二透镜2的焦距，f3为第三透镜3的焦距，f4为第四透镜4的焦距，f5为第五透镜5的焦距，f6为第六透镜6的焦距，f为整个投影物镜的焦距，TTL为第一透镜1的物侧面11到投影物镜的像面8的距离，FOV为投影物镜的最大视场角范围；

第三透镜3与第四透镜4之间设置有光阑7。

f的具体取值不受限制，可根据具体工况选定为任意值。当置于像面8处的图案为光纤扫描器扫射出的图像时，f比较优选的取值范围为0.5mm-2mm。

优选的，所述的第一透镜1为弯月透镜，且其物侧面11为凸面，其像侧面12为凹面；所述的第二透镜2为双凹透镜，其物侧面21和像侧面22均为凹面；所述的第三透镜3为平凸透镜，第三透镜3的物侧面31为平面，第三透镜3的像侧面32为凸面；第四透镜4为双凹透镜，其物侧面41和像侧面42均为凹面；第五透镜5为平凸透镜，第五透镜5的物侧面51为平面，第五透镜5的像侧面52为凸面；第六透镜6为双凸透镜，其物侧面61和像侧面62均为凸面。

物侧面为凸面，是指物侧面朝向投影物镜的物面9形成凸起的形状；物侧面为凹面，是指物侧面朝向物面9形成凹陷的形状；像侧面为凸面，是指像侧面朝向投影物镜的像面8形成凸起的形状；像侧面为凹面，是指像侧面朝向像面8形成凹陷的形状。

进一步优选的，各透镜折射率需要满足以下关系式，

1.89<n1<0.95，

1.70<n2<1.76，

1.80<n3<1.86，

1.89<n4<0.95，

1.70<n5<1.76，

1.70<n6<1.76，

其中，n1为第一透镜1的折射率，n2为第二透镜2的折射率，n3为第三透镜3的折射率，n4为第四透镜4的折射率，n5为第五透镜5的折射率，n6为第六透镜6的折射率。

进一步优选的，各透镜材料的阿贝数满足以下关系式，

15.9<v1<21.9，

51.7<v2<57.7，

39.7<v3<45.7，

15.9<v4<21.9，

51.7<v5<57.7，

51.7<v6<57.7，

其中，v1为第一透镜1的阿贝数，v2为第二透镜2的阿贝数，v3为第三透镜3的阿贝数，v4为第四透镜4的阿贝数，v5为第五透镜5的阿贝数，v6为第六透镜6的阿贝数。

进一步优选的，第一透镜1和第四透镜4的材料相同。

进一步优选的，所述的第二透镜2、第五透镜5和第六透镜6的材料相同。

优选的，适用本发明所述投影物镜的图像源所发出的光束的波长范围为380-780nm。

作为本发明的一个实施例，所述投影物镜的各透镜均采用玻璃材质，整个投影物镜的焦距为1.218mm，且各透镜的焦距、折射率和阿贝数的数据分别如下表所示：

进一步的，本实施例中各光学器件的厚度参数及间距参数如下表所示：

面	曲率半径(mm)	距离序号	厚度/间距(mm)
				物面	无穷大	TW	1000.000
11	4.414	T1	1.993
				12	1.600	T12	0.800
21	-2.612	T2	1.288
				22	2.612	T23	0.300
31	无穷大	T3	1.857
				32	-2.331	T30	3.812
光阑	无穷大	T04	3.219
				41	-12.904	T4	1.313
42	4.514	T45	0.289
				51	无穷大	T5	1.126
52	-2.840	T56	1.381
				61	3.641	T6	1.270
62	-22.666	TX	3.000
				像面	2.700

其中，Tw为投影物镜的物面9与第一透镜1的物侧面11于光轴上的距离，T1为第一透镜1的厚度，T12为第一透镜1的像侧面12到第二透镜2的物侧面21于光轴上的间隔距离，T2为第二透镜2的厚度，T23为第二透镜2的像侧面22到第三透镜3的物侧面31于光轴上的间隔距离，T3为第三透镜3的厚度，T30为第三透镜3的像侧面31到光阑7于光轴上的间隔距离，T04为光阑7到第四透镜4的物侧面41于光轴上的间隔距离，T4为第四透镜4的厚度，T45为第四透镜4的像侧面42到第五透镜5的物侧面51于光轴上的间隔距离，T5为第五透镜5的厚度，T56为五透镜5的像侧面52到第六透镜6的物侧面61于光轴上的间隔距离，T6为第六透镜6的厚度，TX为第六透镜6的像侧面62到投影物镜的像面8于光轴上的间隔距离。本实施例的投影物镜在1米处的放大倍率为830。

如图2是图1所示投影物镜的场曲曲线图，如图3是图1所示投影物镜的畸变曲线图，图4是图1所示投影物镜的传递函数曲线图。从图2、图3可以看出，畸变在全视场范围内良好。从图4所示曲线来看，成像分辨率良好。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：通过在光学系统中引入正场曲来使图像源(如光纤扫描器)的弧型像面放大成像于一平面，通过合理优化面型，合理分配光焦度，使用较少的镜片，较少的玻璃材料，校正多种像差，实现清晰成像。

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种投影物镜，其特征在于，包括从物侧至像侧依次设置在同一光轴上的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，且满足以下关系式：

-3.6<f1/f<-2.9，

-1.6<f2/f<-1.0，

2.0<f3/f<2.5，

-3.1<f4/f<2.5，

2.8<f5/f<3.5，

3.2<f6/f<3.9，

TTL<25mm，

FOV<55°，

第三透镜与第四透镜之间设置有光阑。

2.如权利要求1所述的一种投影物镜，其特征在于，所述的第一透镜为弯月透镜，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；所述的第二透镜为双凹透镜；所述的第三透镜为平凸透镜，第三透镜的物侧面为平面，第三透镜的像侧面为凸面；所述的第四透镜为双凹透镜；所述的第五透镜为平凸透镜，第五透镜的物侧面为平面，第五透镜的像侧面为凸面；所述的第六透镜为双凸透镜。

3.如权利要求1或2所述的一种投影物镜，其特征在于，还满足以下关系式：

1.89<n1<0.95，

1.70<n2<1.76，

1.80<n3<1.86，

1.89<n4<0.95，

1.70<n5<1.76，

1.70<n6<1.76，

4.如权利要求1-3中任意一项所述的一种投影物镜，其特征在于，还满足以下关系式：

15.9<v1<21.9，

51.7<v2<57.7，

39.7<v3<45.7，

15.9<v4<21.9，

51.7<v5<57.7，

51.7<v6<57.7，

5.如权利要求1所述的一种投影物镜，其特征在于，第一透镜和第四透镜的材料相同。

6.如权利要求1所述的一种投影物镜，其特征在于，所述的第二透镜、第五透镜和第六透镜的材料相同。