CN115220199B

CN115220199B - 投影镜头

Info

Publication number: CN115220199B
Application number: CN202211140646.0A
Authority: CN
Inventors: 梁流峰; 鲍宇旻; 王克民
Original assignee: Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2042-09-20
Also published as: CN115220199A

Abstract

本发明提供了一种投影镜头，共六片透镜，沿光轴从投影面到像源面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组，光阑，具有正光焦度的第二透镜组；第一透镜组包括：具有负光焦度的第一透镜，其像源侧为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其像源侧为凸面；第二透镜组包括：具有正光焦度的第四透镜，其像源侧为凸面；具有负光角度的第五透镜，其像源侧为凹面；具有正光角度的第六透镜，其投影侧和像源侧均为凸面。该投影镜头实现同时具备体积小、畸变低、色差小以及成本低的优点。

Description

投影镜头

技术领域

本发明涉及成像镜头的技术领域，特别涉及一种投影镜头。

背景技术

随着消费者对汽车安全性和驾驶体验需求的提升，导航抬头显示器（Head UpDisplay，缩写HUD）正被用于越来越多的汽车中。HUD是一种透明的显示器，它能将行车信息直接投射到驾驶员的视线范围内（如风挡玻璃内或屏幕上），让驾驶员在行车过程中目光集中在车外。这可以改善驾驶员的驾驶习惯，减小由于低头而引发的驾驶事故。

然而市面上用于高端HUD的投影镜头由于大都采用7片以上的玻璃镜片构成，其存在着体积大、畸变较高、色差大及价格高等缺陷，不利于市场推广。因此市场上急需一种低成本，且成像品质可以满足高端HUD使用需求的投影镜头。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种投影镜头，同时具备体积小、畸变低、色差小以及成本低的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种投影镜头，共六片透镜，沿光轴从投影面到像源面依次包括：

具有负光焦度的第一透镜组，光阑，具有正光焦度的第二透镜组；

第一透镜组包括：

具有负光焦度的第一透镜，其像源侧为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，其像源侧为凹面；

具有正光焦度的第三透镜，其像源侧为凸面；

第二透镜组包括：

具有正光焦度的第四透镜，其像源侧为凸面；

具有负光角度的第五透镜，其像源侧为凹面；

具有正光角度的第六透镜，其投影侧和像源侧均为凸面。

较佳地，所述投影镜头的有效焦距f与最大视场角所对应的像源面高度IH满足：0.65＜IH/f＜0.75。

较佳地，所述投影镜头的光学总长TTL与所述第一透镜的投影侧至投影面的轴上距离OD满足：2.0＜OD/TTL＜2.5。

较佳地，所述投影镜头的光学总长TTL与有效焦距f满足：TTL/f＜5.8。

较佳地，所述投影镜头的有效焦距f、最大视场角FOV和最大视场角所对应的像源面高度IH满足：(IH/2)/(f*tan(FOV/2))＜0.25。

较佳地，所述第一透镜组的焦距f_A与第二透镜组的焦距f_B满足：-20.0＜f_A/f_B＜-4.0。

较佳地，所述第五透镜的焦距f₅与所述第六透镜的焦距f₆满足：-1.5＜f₅/f₆＜-1.0。

较佳地，所述投影镜头的光学总长TTL与所述第三透镜和所述第四透镜在光轴上的间距CT₃₄满足：0.18＜CT₃₄/TTL＜0.32。

较佳地，所述投影镜头的有效焦距f与所述第三透镜的像源侧曲率半径R₆满足：-1.2＜R₆/f＜-0.9。

较佳地，所述第三透镜的折射率温度系数(dn/dt)₃和所述第六透镜的折射率温度系数(dn/dt)₆满足：-8.0×10^-6/℃≤(dn/dt)₃+(dn/dt)₆＜-4.0×10^-6/℃。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：本申请的投影镜头通过合理的搭配各透镜之间的镜片形状与光焦度组合，同时具备体积小、畸变低、色差小以及成本低的优点。

本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本发明实施例1中投影镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例1中投影镜头的场曲曲线图；

图3为本发明实施例1中投影镜头的F-tanθ畸变曲线图；

图4为本发明实施例1中投影镜头的相对照度曲线图。

图5为本发明实施例1中投影镜头的MTF曲线图。

图6为本发明实施例1中投影镜头的轴向像差曲线图；

图7为本发明实施例1中投影镜头的垂轴色差曲线图；

图8为本发明实施例2的投影镜头的结构示意图；

图9为本发明实施例2中投影镜头的场曲曲线图；

图10为本发明实施例2中投影镜头的F-tanθ畸变曲线图；

图11为本发明实施例2中投影镜头的相对照度曲线图；

图12为本发明实施例2中投影镜头的MTF曲线图；

图13为本发明实施例2中投影镜头的轴向像差曲线图；

图14为本发明实施例2中投影镜头的垂轴色差曲线图；

图15为本发明实施例3的投影镜头的结构示意图；

图16为本发明实施例3中投影镜头的场曲曲线图；

图17为本发明实施例3中投影镜头的F-tanθ畸变曲线图；

图18为本发明实施例3中投影镜头的相对照度曲线图；

图19为本发明实施例3中投影镜头的MTF曲线图；

图20为本发明实施例3中投影镜头的轴向像差曲线图；

图21为本发明实施例3中投影镜头的垂轴色差曲线图；

图22为本发明实施例4的投影镜头的结构示意图；

图23为本发明实施例4中投影镜头的场曲曲线图；

图24为本发明实施例4中投影镜头的F-tanθ畸变曲线图；

图25为本发明实施例4中投影镜头的相对照度曲线图；

图26为本发明实施例4中投影镜头的MTF曲线图；

图27为本发明实施例4中投影镜头的轴向像差曲线图；

图28为本发明实施例4中投影镜头的垂轴色差曲线图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

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实施例的描述，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、第三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，在不背离本发明的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

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。每个透镜最靠近投影面的表面称为该透镜的投影侧，每个透镜最靠近像源面的表面称为该透镜的像源侧。

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。

根据本申请实施例的投影镜头沿光轴从投影面至像源面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组A，光阑ST，具有正光焦度的第二透镜组B以及滤光片G1；其中，第一透镜组A包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜；第二透镜组B包括：第四透镜、第五透镜和第六透镜。

在一些实施例中，第一透镜可具有负光焦度，像源侧为凹面。能够汇聚来自像源面的远心光束，增大投影镜头的投影角度。

在一些实施例中，第二透镜可具有负光焦度，像源侧为凹面。能够汇聚来自像源面的远心光束，降低光线偏折角度，让光线走势平稳过渡，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，第三透镜可具有正光焦度，像源侧为凸面。能够平衡投影镜头的像差，同时能够改善第三透镜像源侧产生的鬼影，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，第四透镜可具有正光焦度，像源侧为凸面。有利于降低光线偏折角度，让光线走势平稳过渡，同时能够平衡投影镜头的像差，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，第五透镜可具有负光焦度，像源侧为凹面。能够汇聚来自像源面的远心光束，有利于提升投影面的相对照度，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，第六透镜可具有正光焦度，投影侧和像源侧均为凸面。有利于降低第六透镜自身产生的慧差，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，第三透镜和第四透镜之间可设置用于限制光束的光阑，不仅能够增大投影镜头的投影视场角，而且还能减少投影镜头像散的产生。

在一些实施例中，第五透镜和第六透镜可胶合组成胶合透镜，可以平衡投影镜头的像差，提升投影镜头的成像品质；还可以降低投影镜头的组装敏感度，进而降低投影镜头的加工工艺难度，提高投影镜头的组装良率。

在一些实施例中，投影镜头的最大视场角所对应的像源面上的入射角CRA满足：2.0°＜CRA＜2.5°。满足上述范围，可以使图像显示面板发射出的光线平缓的进入投影镜头，降低光线偏折角度，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，投影镜头的有效焦距f与最大视场角所对应的像源面高度IH满足：0.65＜IH/f＜0.75。满足上述范围，可以使得投影镜头能够匹配大像源面，在投影时具有良好的成像品质。

在一些实施例中，投影镜头的光学总长TTL与有效焦距f满足：TTL/f＜5.8。满足上述范围，可以有效地限制镜头的长度，有利于实现投影镜头小型化。

在一些实施例中，投影镜头的光学后焦BFL与有效焦距f满足：1.5＜BFL/f。满足上述范围，有利于在取得良好地成像品质与易于装配地光学后焦距长度之间取得平衡，保证投影镜头成像品质的同时，避免镜头与其它元件发生干涉，降低摄像头模组装配工艺难度。

在一些实施例中，投影镜头的入瞳直径EPD与最大视场角所对应的像源面高度IH满足：IH/EPD＜1.5。满足上述范围，能够增大射入投影镜头的光线束的宽度，使得投影镜头在投影面处亮度得到提升避免暗角产生。

在一些实施例中，投影镜头的光学总长TTL与第一透镜投影侧至投影面的轴上距离OD满足：2.0＜OD/TTL＜2.5。满足上述范围，能够使得投影镜头能够在距离140mm～160mm的屏幕上实现高清的投影，满足车载HUD内部有限空间的要求。

在一些实施例中，投影镜头的有效焦距f、最大视场角FOV和最大视场角所对应的像源面高度IH满足：(IH/2)/(f*tan(FOV/2))＜0.25。满足上述范围，说明投影镜头的光学畸变得到极好的控制，提高投影镜头的解像力。

在一些实施例中，第一透镜组A的焦距f_A与第二透镜组B的焦距f_B满足：-20.0＜f_A/f_B＜-4.0。满足上述范围，在投影镜头工作时，光线依次穿过第二透镜组B和第一透镜组A，借由正光焦度的第二透镜组B可使得光线在较短的距离内聚焦，负光焦度的第一透镜组A可使得光线发散出去后更好的投射至投影面；通过合理分配第一透镜组A、第二透镜组B的焦距占比，有利于更好控制投影镜头的远心度，在保证投影画面较大尺寸的同时，还能够在较短距离内完成投影。

在一些实施例中，投影镜头的有效焦距f与第一透镜的焦距f₁满足：-2.0＜f₁/f＜0。满足上述范围，可以使得光线经过第一透镜后进行较大程度的发散，从而使投影面的尺寸足够大，更好地满足车载HUD的使用需求。

在一些实施例中，投影镜头的有效焦距f与第二透镜的焦距f₂满足：-20.0＜f₂/f＜0。满足上述范围，可以使得光线经过第二透镜后发散，降低光线偏折角度，提高投影镜头的成像品质。

在一些实施例中，投影镜头的有效焦距f与第三透镜的焦距f₃满足：0＜f₃/f＜3.0。满足上述范围，可以平衡第一透镜组A内的光焦度分配，平衡投影镜头各类像差，提高投影镜头的成像品质。

在一些实施例中，第五透镜的焦距f₅与第六透镜的焦距f₆满足：-1.5＜f₅/f₆＜-1.0；第五透镜的折射率Nd₅、阿贝数Vd₅和第六透镜的折射率Nd₆、阿贝数Vd₆满足：Nd₅＞1.65，Vd₅＜35；Nd₆＜1.6；Vd₆＞60。满足上述范围，能够通过具有高折射率低阿贝数的负光焦度的第五透镜和具有低折射率高阿贝数的正光焦度的第六透镜组合为胶合投影，矫正投影镜头的色差，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，投影镜头的光学总长TTL与第三透镜和第四透镜在光轴上的间距CT₃₄满足：0.18＜CT₃₄/TTL＜0.32。满足上述范围，有利于降低光阑附近的镜片的敏感度，提高镜头的良率。

在一些实施例中，投影镜头的有效焦距f与第三透镜的像源侧曲率半径R₆满足：-1.2＜R₆/f＜-0.9。满足上述范围，可以改善第三透镜像源侧鬼影的产生，提高投影镜头的投影质量。

在一些实施例中，第三透镜的折射率温度系数(dn/dt)₃和第六透镜的折射率温度系数(dn/dt)₆满足：-8.0×10^-6/℃≤(dn/dt)₃+(dn/dt)₆＜-4.0×10^-6/℃。满足上述范围，能够通过合理分配折射率温度系数为负的透镜材质，有效弥补镜头的机械结构造成的热焦移，保证所述投影镜头在-40℃～+105℃环境中具有稳定的成像性能。

为使系统具有更好的光学性能，镜头中采用多片非球面透镜，所述投影镜头的各非球面表面形状满足下列方程：

；

其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，A、B、C、D、E、F分别为二阶、四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。

下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，投影镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

请参阅图1，所示为本发明实施例1中提供的投影镜头的结构示意图，该投影镜头沿光轴从投影面至像源面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组A，光阑ST，具有正光焦度的第二透镜组B以及滤光片G1；其中，第一透镜组A包括：第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3；第二透镜组B包括：第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6。

第一透镜L1具有负光焦度，其投影侧S1为凸面，像源侧S2为凹面；

第二透镜L2具有负光焦度，其投影侧S3和像源侧S4均为凹面；

第三透镜L3具有正光焦度，其投影侧S5和像源侧S6均为凸面；

光阑ST；

第四透镜L4具有正光焦度，其投影侧S7和像源侧S8均为凸面；

第五透镜L5具有负光焦度，其投影侧S9和像源侧S10均为凹面；

第六透镜L6具有正光焦度，其投影侧S11和像源侧S12均为凸面；

进一步地，第五透镜L5与第六透镜L6可胶合组成胶合透镜；第一透镜L1、第三透镜L3、第五透镜L5和第六透镜L6为玻璃镜片，第二透镜L2和第四透镜L4为塑胶镜片；

滤光片G1的S13、S14均为平面；

成像面S15为平面。

实施例1中的投影镜头中各透镜的相关参数如表1-1所示。

表 1-1

实施例1中的投影镜头的非球面透镜的面型参数如表1-2所示。

表 1-2

在本实施例中，投影镜头的场曲曲线图、F-tanθ畸变曲线图、相对照度曲线图、MTF曲线图、轴向像差曲线图、垂轴色差曲线图分别如图2、图3、图4、图5、图6、图7所示。

图2示出了实施例1的场曲曲线，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明投影镜头能够极好地矫正场曲。

图3示出了实施例1的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，投影镜头的F-tanθ畸变控制在±2.5%以内，说明投影镜头能够良好地矫正F-tanθ畸变。

图4示出了实施例1的相对照度曲线，其表示成像面上不同视场角度的相对照度值，横轴表示半视场角(单位：°)，纵轴表示相对照度(单位：%)。从图中可以看出，在最大半视场角时投影镜头的相对照度值仍大于90%，说明投影镜头具有极好地相对照度。

图5示出了实施例1的调制传递函数(MTF)曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.4以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力。

图6示出了实施例1的轴向像差曲线，其表示各波长在成像面处光轴上的像差，横轴表示轴向像差值(单位：mm)，纵轴表示归一化光瞳半径。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在±25μm以内，说明投影镜头能够较好地矫正轴向像差。

图7示出了实施例1的垂轴色差曲线，其表示各波长相对于中心波长(0.55μm)在成像面上不同像高处的色差，横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值(单位：μm)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±4μm以内，说明该投影镜头能够良好地矫正边缘视场的色差。

实施例2

请参阅图8，所示为本发明实施例2中提供的投影镜头的结构示意图，该投影镜头沿光轴从投影面至像源面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组A，光阑ST，具有正光焦度的第二透镜组B以及滤光片G1；其中，第一透镜组A包括：第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3；第二透镜组B包括：第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6。

第二透镜L2具有负光焦度，其投影侧S3和像源侧S4均为凹面；

第三透镜L3具有正光焦度，其投影侧S5为凹面，像源侧S6为凸面；

光阑ST；

第四透镜L4具有正光焦度，其投影侧S7和像源侧S8均为凸面；

第五透镜L5具有负光焦度，其投影侧S9和像源侧S10均为凹面；

其中，第五透镜L5与第六透镜L6可胶合组成胶合透镜；第一透镜L1、第三透镜L3、第五透镜L5和第六透镜L6为玻璃镜片，第二透镜L2和第四透镜L4为塑胶镜片。

实施例2中的投影镜头中各透镜的相关参数如表2-1所示。

表 2-1

实施例2中的投影镜头的非球面透镜的面型参数如表2-2所示。

表 2-2

在本实施例中，投影镜头的场曲曲线图、F-tanθ畸变曲线图、相对照度曲线图、MTF曲线图、轴向像差曲线图、垂轴色差曲线图分别如图9、图10、图11、图12、图13、图14所示。

图9示出了实施例2的场曲曲线，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.04mm以内，说明投影镜头能够极好地矫正场曲。

图10示出了实施例2的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，投影镜头的F-tanθ畸变控制在±2.5%以内，说明投影镜头能够良好地矫正F-tanθ畸变。

图11示出了实施例2的相对照度曲线，其表示成像面上不同视场角度的相对照度值，横轴表示半视场角(单位：°)，纵轴表示相对照度(单位：%)。从图中可以看出，在最大半视场角时投影镜头的相对照度值仍大于90%，说明投影镜头具有极好地相对照度。

图12示出了实施例2的调制传递函数(MTF)曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.4以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力。

图13示出了实施例2的轴向像差曲线，其表示各波长在成像面处光轴上的像差，横轴表示轴向像差值(单位：mm)，纵轴表示归一化光瞳半径。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在±25μm以内，说明投影镜头能够较好地矫正轴向像差。

图14示出了实施例2的垂轴色差曲线，其表示各波长相对于中心波长(0.55μm)在成像面上不同像高处的色差，横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值(单位：μm)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±4μm以内，说明该投影镜头能够良好地矫正边缘视场的色差。

实施例3

请参阅图15，所示为本发明实施例3中提供的投影镜头的结构示意图，该投影镜头沿光轴从投影面至像源面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组A，光阑ST，具有正光焦度的第二透镜组B以及滤光片G1；其中，第一透镜组A包括：第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3；第二透镜组B包括：第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6。

第二透镜L2具有负光焦度，其投影侧S3和像源侧S4均为凹面；

光阑ST；

第四透镜L4具有正光焦度，其投影侧S7为凹面，像源侧S8为凸面；

第五透镜L5具有负光焦度，其投影侧S9和像源侧S10均为凹面；

实施例3中的投影镜头中各透镜的相关参数如表3-1所示。

表 3-1

实施例3中的投影镜头的非球面透镜的面型参数如表3-2所示。

表 3-2

在本实施例中，投影镜头的场曲曲线图、F-tanθ畸变曲线图、相对照度曲线图、MTF曲线图、轴向像差曲线图、垂轴色差曲线图分别如图16、图17、图18、图19、图20、图21所示。

图16示出了实施例3的场曲曲线，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.04mm以内，说明投影镜头能够极好地矫正场曲。

图17示出了实施例3的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，投影镜头的F-tanθ畸变控制在±2.5%以内，说明投影镜头能够良好地矫正F-tanθ畸变。

图18示出了实施例3的相对照度曲线，其表示成像面上不同视场角度的相对照度值，横轴表示半视场角(单位：°)，纵轴表示相对照度(单位：%)。从图中可以看出，在最大半视场角时投影镜头的相对照度值仍大于90%，说明投影镜头具有极好地相对照度。

图19示出了实施例3的调制传递函数(MTF)曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好地成像品质和较好地细节分辨能力。

图20示出了实施例3的轴向像差曲线，其表示各波长在成像面处光轴上的像差，横轴表示轴向像差值(单位：mm)，纵轴表示归一化光瞳半径。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在±25μm以内，说明投影镜头能够较好地矫正轴向像差。

图21示出了实施例3的垂轴色差曲线，其表示各波长相对于中心波长(0.55μm)在成像面上不同像高处的色差，横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值(单位：μm)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±4μm以内，说明该投影镜头能够良好地矫正边缘视场的色差。

实施例4

请参阅图22，所示为本发明实施例4中提供的投影镜头的结构示意图，该投影镜头沿光轴从投影面至像源面依次包括：具有负光焦度的第一透镜组A，光阑ST，具有正光焦度的第二透镜组B以及滤光片G1；其中，第一透镜组A包括：第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3；第二透镜组B包括：第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6。

第一透镜L1具有负光焦度，其投影侧S1和像源侧S2均为凹面；

第二透镜L2具有负光焦度，其投影侧S3为凸面，像源侧S4为凹面；

光阑ST；

第五透镜L5具有负光焦度，其投影侧S9为凸面，像源侧S10为凹面；

实施例4中的投影镜头中各透镜的相关参数如表4-1所示。

表 4-1

实施例4中的投影镜头的非球面透镜的面型参数如表4-2所示。

表 4-2

在本实施例中，投影镜头的场曲曲线图、F-tanθ畸变曲线图、相对照度曲线图、MTF曲线图、轴向像差曲线图、垂轴色差曲线图分别如图23、图24、图25、图26、图27、图28所示。

图23示出了实施例4的场曲曲线，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明投影镜头能够极好地矫正场曲。

图24示出了实施例4的F-tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线在成像面上不同像高处的F-tanθ畸变，横轴表示F-tanθ畸变(单位：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，投影镜头的F-tanθ畸变控制在±5%以内，说明投影镜头能够较好地矫正F-tanθ畸变。

图25示出了实施例4的相对照度曲线，其表示成像面上不同视场角度的相对照度值，横轴表示半视场角(单位：°)，纵轴表示相对照度(单位：%)。从图中可以看出，在最大半视场角时投影镜头的相对照度值仍大于90%，说明投影镜头具有极好地相对照度。

图26示出了实施例4的调制传递函数(MTF)曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.4以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有良好地成像品质和良好地细节分辨能力。

图27示出了实施例4的轴向像差曲线，其表示各波长在成像面处光轴上的像差，横轴表示轴向像差值(单位：mm)，纵轴表示归一化光瞳半径。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在±25μm以内，说明投影镜头能够较好地矫正轴向像差。

图28示出了实施例4的垂轴色差曲线，其表示各波长相对于中心波长(0.55μm)在成像面上不同像高处的色差，横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值(单位：μm)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±4μm以内，说明该投影镜头能够良好地矫正边缘视场的色差。

请参阅表5，为上述各实施例对应的光学特性，包括投影镜头的有效焦距f、光学总长TTL、最大视场角所对应的像源面高度IH、最大视场角FOV、最大视场角所对应的像源面上的入射角CRA、入瞳直径EPD、光学后焦BFL，以及第一透镜的投影侧至投影面的轴上距离OD和与各实施例中每个条件式对应的数值。

表 5

对于投影镜头来说，投射比是指投影距离与投影画面的水平尺寸之间的比值；该比值越小，说明相同的投影距离，投射画面的宽度越大。具体地，在上述各实施例中，投影镜头的投射比为1.5，表明所述投影镜头能够在较短的投影距离内投射较大的投影画面。本发明提供的投影镜头可应用于车载HUD中，所述投影镜头工作时，车载系统将调制好的信号光（图像源发射的光线）投射到投影镜头中，便可得到投影画面。

综合上述实施例，本发明所提供的投影镜头至少具有以下的优点：

（1）本发明提供的投影镜头通过合理搭配玻璃和塑胶透镜的材料及光焦度，拥有优良的稳定性，且能够实现在140mm～160mm处清晰的投射画面；该投影镜头不仅减小了投影镜头的总长，降低了投影镜头成本，而且有效弥补机械结构造成的热焦移，使得投影镜头在-40℃～+105℃的环境下都具有优良的光学性能。

（2）本发明提供的投影镜头中光阑之前的第一透镜组A主要负责对光学系统像差的矫正，有利于光线平缓进入后续光学系统时，光阑之前的第一透镜组A负责收集光线并放大至投影面，通过合理搭配光阑前后各透镜的选材搭配，能够使投影镜头具有高清的投影品质。

（3）本发明提供的投影镜头通过光阑前后各透镜的光焦度设置合理，使镜头的畸变及色差得到良好的矫正。

（4）本发明提供的投影镜头采用负光焦度的重镧火石镜片和正光焦度的冕玻璃镜片的粘合体，能够很好矫正系统的色差，避免投影镜头在投影成像时出现紫边或红边的现象。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种投影镜头，共六片透镜，其特征在于，沿光轴从投影面到像源面依次包括：

第一透镜组包括：

具有负光焦度的第一透镜，其像源侧为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，其像源侧为凹面；

具有正光焦度的第三透镜，其像源侧为凸面；

第二透镜组包括：

具有正光焦度的第四透镜，其像源侧为凸面；

具有负光角度的第五透镜，其像源侧为凹面；

具有正光角度的第六透镜，其投影侧和像源侧均为凸面；

所述投影镜头的有效焦距f、最大视场角FOV和最大视场角所对应的像源面高度IH满足：(IH/2)/(f*tan(FOV/2))＜0.25；

所述投影镜头的光学总长TTL与有效焦距f满足：TTL/f＜5.8。

2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的有效焦距f与最大视场角所对应的像源面高度IH满足：0.65＜IH/f＜0.75。

3.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的光学总长TTL与所述第一透镜的投影侧至投影面的轴上距离OD满足：2.0＜OD/TTL＜2.5。

4.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的有效焦距f与第一透镜的焦距f1满足：-2.0＜f₁/f＜0。

5.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的有效焦距f与第二透镜的焦距f2满足：-20.0＜f₂/f＜0。

6.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜组的焦距f_A与第二透镜组的焦距f_B满足：-20.0＜f_A/f_B＜-4.0。

7.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第五透镜的焦距f₅与所述第六透镜的焦距f₆满足：-1.5＜f₅/f₆＜-1.0。

8.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的光学总长TTL与所述第三透镜和所述第四透镜在光轴上的间距CT₃₄满足：0.18＜CT₃₄/TTL＜0.32。

9.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的有效焦距f与所述第三透镜的像源侧曲率半径R₆满足：-1.2＜R₆/f＜-0.9。

10.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第三透镜的折射率温度系数(dn/dt)₃和所述第六透镜的折射率温度系数(dn/dt)₆满足：-8.0×10^-6/℃≤(dn/dt)₃+(dn/dt)₆＜-4.0×10^-6/℃。