CN208172356U - 镜头及车载光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种镜头及车载光学系统，涉及成像设备技术领域，该镜头包括：自投射面到DMD芯片方向依次同轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜；且所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃球面镜。形成镜头的多个透镜均是采用玻璃材质，热稳定性强。相比于非球面的加工方式，球面的加工更加简单，加工成本更低。
Description
技术领域
本实用新型涉及成像设备技术领域，尤其是涉及一种镜头及车载光学系统。
背景技术
随着技术的进步，汽车电子发展迅速，包括HUD(Head-up Display)在内的各种车载设备对车载光学引擎的需求越来越多，车载光学引擎既要满足一定的指标要求，还要满足车规级要求，同时汽车内空间有限，要求光学引擎尽量小，在如此多限制因素下，获得高质量的图像源对投影镜头要求很高，目前市场上的投影镜头类型众多，但很少能满足汽车电子设备的车规级要求。
现有的一种用于HUD的微型投影显示光学系统提到使用一种5 片式投影镜头，该镜头由4片球面镜片和一片非球面镜片组成，现有专利中为获得较好的解像力多采用非球面，塑料非球面镜片热稳定性较差，难以满足车规级镜头要求，而玻璃非球面镜头成本高昂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种镜头及车载光学系统，以缓解了现有的车载光学系统中的镜头热稳定性差，且制作成本高的技术问题。
第一方面，本实用新型实施例提供的一种镜头，包括：自投射面到DMD芯片方向依次同轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜；
且所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃球面镜。
进一步的，所述第一透镜的焦距为40～45mm；所述第二透镜的焦距为25～35mm；所述第三透镜的焦距为-5～-15mm；所述第四透镜的焦距为55～65mm；所述第一双胶合透镜的焦距为55～75mm；所述第二双胶合透镜的焦距为-50～-60mm；所述第五透镜的焦距为 25～35mm；所述第六透镜的焦距为20～30mm。
进一步的，自投射面到DMD芯片方向，所述第一双胶合透镜由第七透镜和第八透镜组成；所述第二双胶合透镜由第九透镜和第十透镜组成。
进一步的，所述第一透镜的折射率为1.45～1.65；所述第二透镜的折射率为1.75～1.95；所述第三透镜的折射率为1.40～1.60；所述第四透镜的折射率为1.40～1.60；所述第七透镜的折射率为1.50～1.65；所述第八透镜的折射率为1.40～1.60；所述第九透镜的折射率为 1.75～1.95；所述第十透镜的折射率为1.40～1.60；所述第五透镜的折射率为1.40～1.60；所述第六透镜的折射率为1.80～1.95。
进一步的，所述第一透镜的阿贝数为50.00～65.00；所述第二透镜的阿贝数为25.00～35.00；所述第三透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第四透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第七透镜的阿贝数为 50.00～60.00；所述第八透镜的阿贝数为45.00～55.00；所述第九透镜的阿贝数为20.00～30.00；所述第十透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第五透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第六透镜的阿贝数为 25.00～35.00。
第二方面，本实用新型实施例提供的一种车载光学系统，包括 RTIR棱镜、DMD芯片和上述的镜头，所述镜头的数值孔径<2.1，所述镜头焦距为10～20mm；
当表述DMD为像面时，所述镜头为像方远心的，即从投射面经镜头出射到DMD的光线为远心光线，提高了DMD出射光线的利用效率。
进一步的，所述DMD芯片尺寸为0.3英寸，分辨率为854×480；投影面大小为2～4英寸，投影距离为100～200mm。
进一步的，所述DMD芯片相对于镜头的光轴偏置放置，实现投影画面小于等于100％的偏置像面中心相对水平轴偏转角度小于等于 8°。
进一步的，所述镜头的第一圆弧面到DMD芯片的像面之间的距离小于55mm；所述镜头的第一圆弧面到第十八圆弧面之间的距离小于33mm，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜的孔径小于16mm；所述镜头的后截距/镜头的焦距>1，为车载光学系统中其他的部件安装提供了足够的空间。
本实用新型实施例带来了以下有益效果：
本实用新型实施例提供的镜头及车载光学系统，镜头包括：自投射面到DMD芯片方向依次同轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜；且所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃球面镜。形成镜头的多个透镜均是采用玻璃材质，热稳定性强。相比于非球面的加工方式，球面的加工更加简单，加工成本更低。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的车载光学系统的示意图。
图标：110-第一透镜；120-第二透镜；130-第三透镜；140-第四透镜；150-光阑；160-第一双胶合透镜；170-第二双胶合透镜；180- 第五透镜；190-第六透镜；200-RTIR棱镜；300-保护玻璃；400-DMD 芯片。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型实施例提供的一种镜头，镜头包括：自投射面到DMD芯片400方向依次同轴排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、光阑150、第一双胶合透镜 160、第二双胶合透镜170、第五透镜180和第六透镜190；且所述第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、光阑150、第一双胶合透镜160、第二双胶合透镜170、第五透镜180和第六透镜190均为玻璃球面镜。形成镜头的多个透镜均是采用玻璃材质，热稳定性强。相比于非球面的加工方式，球面的加工更加简单，加工成本更低。
进一步的，所述第一透镜110的焦距为40～45mm；所述第二透镜120的焦距为25～35mm；所述第三透镜130的焦距为-5～-15mm；所述第四透镜140的焦距为55～65mm；所述第一双胶合透镜160的焦距为55～75mm；所述第二双胶合透镜170的焦距为-50～-60mm；所述第五透镜180的焦距为25～35mm；所述第六透镜190的焦距为 20～30mm。
自投射面到DMD芯片400方向，所述第一双胶合透镜160由第七透镜和第八透镜组成；所述第二双胶合透镜170由第九透镜和第十透镜。
所述第一透镜110的折射率为1.45～1.65；所述第二透镜120的折射率为1.75～1.95；所述第三透镜130的折射率为1.40～1.60；所述第四透镜140的折射率为1.40～1.60；所述第七透镜的折射率为 1.50～1.65；所述第八透镜的折射率为1.40～1.60；所述第九透镜的折射率为1.75～1.95；所述第十透镜的折射率为1.40～1.60；所述第五透镜180的折射率为1.40～1.60；所述第六透镜190的折射率为 1.80～1.95。
所述第一透镜110的阿贝数为50.00～65.00；所述第二透镜120 的阿贝数为25.00～35.00；所述第三透镜130的阿贝数为75.00～85.00；所述第四透镜140的阿贝数为75.00～85.00；所述第七透镜的阿贝数为50.00～60.00；所述第八透镜的阿贝数为45.00～55.00；所述第九透镜的阿贝数为20.00～30.00；所述第十透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第五透镜180的阿贝数为75.00～85.00；所述第六透镜190的阿贝数为25.00～35.00。
本实用新型实施例提供的一种车载光学系统，包括RTIR棱镜 200、DMD芯片400和上述的镜头。
所述DMD芯片400尺寸为0.3英寸，分辨率为854×480。镜头放大倍率7-13倍，投影面大小为2～4英寸，投影距离为100～200mm。
当表述DMD为像面时，该镜头为像方远心的，即从投射面经镜头出射到DMD的光线为远心光线，这样实际应用时极大的提高了 DMD出射光线的利用效率。镜头数值孔径<2.1，与DMD芯片400 出射光束相匹配，镜头焦距(EFL)为10～20mm，为100％偏置，像面中心相对水平轴偏转8°。
进一步的，所述镜头的第一圆弧面到DMD芯片400的像面之间的距离小于55mm；所述镜头的第一圆弧面到第十八圆弧面之间的距离小于33mm，所有透镜的孔径小于16mm，减小体积占用。所有镜片都为比较好加工的形状，降低了成本。
BFL(镜头后截距)/EFL(镜头焦距)>1，镜头后截距(BFL) 大于镜头焦距，为镜组中其他的部件安装提供了足够的空间，同时保证了足够的调节量。
以一个具体实施例进行说明：DMD芯片400尺寸为0.3英寸
所述第一圆弧面的半径为48.40mm；所述第二圆弧面的半径为 39.75mm；
所述第三圆弧面的半径为19.46mm；所述第四圆弧面的半径为 97.58mm；
所述第五圆弧面的半径为-43.24mm；所述第六圆弧面的半径为 4.88mm；
所述第七圆弧面的半径为-10.70mm；所述第八圆弧面的半径为 -9.10mm；
所述第九圆弧面的半径为42.52mm；所述第十圆弧面的半径为 -5.43mm；所述第十一圆弧面的半径为62.87mm；
所述第十二圆弧面的半径为-13.74mm；所述第十三圆弧面的半径为22.43mm；所述第十四圆弧面的半径为-10.49mm；
所述第十五圆弧面的半径为44.42mm；所述第十六圆弧面的半径为-22.57mm；
所述第十七圆弧面的半径为40.95mm；所述第十八圆弧面的半径为-39.67mm。
所述第一圆弧面到第二圆弧面之间的距离为2.58mm；
所述第二圆弧面到第三圆弧面之间的距离为0.35mm；
所述第三圆弧面到第四圆弧面之间的距离为1.95mm；
所述第四圆弧面到第五圆弧面之间的距离为0.78mm；
所述第五圆弧面到第六圆弧面之间的距离为2.31mm；
所述第六圆弧面到第七圆弧面之间的距离为3.61mm；
所述第七圆弧面到第八圆弧面之间的距离为4.50mm；
所述第八圆弧面到光阑150的距离为0.81mm；
所述光阑150到第九圆弧面之间的距离为0.52mm；
所述第九圆弧面到第十圆弧面之间的距离为3.68mm；
所述第十圆弧面到第十一圆弧面之间的距离为1mm；
所述第十一圆弧面到第十二圆弧面之间的距离为0.85mm；
所述第十二圆弧面到第十三圆弧面之间的距离为2.45mm；
所述第十三圆弧面到第十四圆弧面之间的距离为3.01mm；
所述第十四圆弧面到第十五圆弧面之间的距离为0.5mm；
所述第十五圆弧面到第十六圆弧面之间的距离为2.33mm；
所述第十六圆弧面到第十七圆弧面之间的距离为0.15mm；
所述第十七圆弧面到第十八圆弧面之间的距离为2.07mm。
第十八圆弧面到RTIR棱镜200的距离为2.75mm，RTIR棱镜200 的厚度为15mm；RTIR棱镜200的折射率为1.64。RTIR棱镜200的阿贝数为55.49。
RTIR棱镜200与DMD芯片400之间设置有保护玻璃300，RTIR 棱镜200到保护玻璃300的距离为2mm，保护玻璃300的厚度为 1.1mm，保护玻璃300到DMD芯片400的距离为0.703mm。保护玻璃300的折射率为1.52；保护玻璃300的阿贝数为64.12。
所述第一透镜110的折射率为1.51；所述第二透镜120的折射率为1.87；所述第三透镜130的折射率为1.50；所述第四透镜140的折射率为1.50；所述第七透镜的折射率为1.57；所述第八透镜的折射率为1.52；所述第九透镜的折射率为1.83；所述第十透镜的折射率为 1.50；所述第五透镜180的折射率为1.50；所述第六透镜190的折射率为1.92。
所述第一透镜110的阿贝数为64.04；所述第二透镜120的阿贝数为27.10；所述第三透镜130的阿贝数为81.17；所述第四透镜140 的阿贝数为78.23；所述第七透镜的阿贝数为58.21；所述第八透镜的阿贝数为45.98；所述第九透镜的阿贝数为28.11；所述第十透镜的阿贝数为81.59；所述第五透镜180的阿贝数为81.59；所述第六透镜 190的阿贝数为29.75。具体参数描述见表1。
表1
| 面 | 半径/mm | 厚度/mm | Nd(折射率) | Vd(阿贝数) |
| OBJECT | infinity | 134.61 | ||
| 1 | 48.40 | 2.58 | 1.51 | 64.04 |
| 2 | -39.75 | 0.35 | ||
| 3 | 19.46 | 1.95 | 1.87 | 27.10 |
| 4 | 97.58 | 0.78 | ||
| 5 | -43.24 | 2.31 | 1.50 | 81.17 |
| 6 | 4.88 | 3.61 | ||
| 7 | -10.70 | 4.50 | 1.50 | 78.23 |
| 8 | -9.10 | 0.81 | ||
| Stop | infinity | 0.52 | ||
| 10 | 42.52 | 3.68 | 1.57 | 58.21 |
| 11 | -5.43 | 1.00 | 1.52 | 45.98 |
| 12 | 62.87 | 0.85 | ||
| 13 | -13.74 | 2.45 | 1.83 | 28.11 |
| 14 | 22.43 | 3.01 | 1.50 | 81.59 |
| 15 | -10.49 | 0.50 | ||
| 16 | 44.42 | 2.33 | 1.50 | 81.59 |
| 17 | -22.57 | 0.15 | ||
| 18 | 40.95 | 2.07 | 1.92 | 29.75 |
| 19 | -39.67 | 2.75 | ||
| 20 | infinity | 15 | 1.64 | 55.49 |
| 21 | infinity | 2 | ||
| 22 | infinity | 1.1 | 1.52 | 64.12 |
| 23 | infinity | 0.703 | ||
| IMAGE | infinity | 0 |
采用MTF检测方法进行测试时，截止频率为66lp/mm，0.3DMD 芯片400的像素大小为7.637μm，对应的奈奎斯特频率为66lp/mm，在66lp/mm下MTF>0.5，满足0.3DMD的解析度要求。
在任何视场，镜头所成RMS像点大小都小于芯片一个像素。
场曲小于0.04mm，全视场畸变小于1％。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种镜头，其特征在于，包括：自投射面到DMD芯片方向依次同轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜；
且所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃球面镜。
2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距为40～45mm；所述第二透镜的焦距为25～35mm；所述第三透镜的焦距为-5～-15mm；所述第四透镜的焦距为55～65mm；所述第一双胶合透镜的焦距为55～75mm；所述第二双胶合透镜的焦距为-50～-60mm；所述第五透镜的焦距为25～35mm；所述第六透镜的焦距为20～30mm。
3.根据权利要求2所述的镜头，其特征在于，自投射面到DMD芯片方向，所述第一双胶合透镜由第七透镜和第八透镜组成；所述第二双胶合透镜由第九透镜和第十透镜组成。
4.根据权利要求3所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率为1.45～1.65；所述第二透镜的折射率为1.75～1.95；所述第三透镜的折射率为1.40～1.60；所述第四透镜的折射率为1.40～1.60；所述第七透镜的折射率为1.50～1.65；所述第八透镜的折射率为1.40～1.60；所述第九透镜的折射率为1.75～1.95；所述第十透镜的折射率为1.40～1.60；所述第五透镜的折射率为1.40～1.60；所述第六透镜的折射率为1.80～1.95。
5.根据权利要求4所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的阿贝数为50.00～65.00；所述第二透镜的阿贝数为25.00～35.00；所述第三透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第四透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第七透镜的阿贝数为50.00～60.00；所述第八透镜的阿贝数为45.00～55.00；所述第九透镜的阿贝数为20.00～30.00；所述第十透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第五透镜的阿贝数为75.00～85.00；所述第六透镜的阿贝数为25.00～35.00。
6.一种车载光学系统，其特征在于，包括RTIR棱镜、DMD芯片和权利要求5所述的镜头，所述镜头的数值孔径<2.1，所述镜头焦距为10～20mm；
当表述DMD为像面时，所述镜头为像方远心的，即从投射面经镜头出射到DMD的光线为远心光线，提高了DMD出射光线的利用效率。
7.根据权利要求6所述的车载光学系统，其特征在于，所述DMD芯片尺寸为0.3英寸，分辨率为854×480；投影面大小为2～4英寸，投影距离为100～200mm。
8.根据权利要求7所述的车载光学系统，其特征在于，所述DMD芯片相对于镜头的光轴偏置放置，实现投影画面小于等于100％的偏置像面中心相对水平轴偏转角度小于等于8°。
9.根据权利要求8所述的车载光学系统，其特征在于，所述镜头的第一圆弧面到DMD芯片的像面之间的距离小于55mm；所述镜头的第一圆弧面到第十八圆弧面之间的距离小于33mm，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜、第五透镜和第六透镜的孔径小于16mm；所述镜头的后截距/镜头的焦距>1，为车载光学系统中其他的部件安装提供了足够的空间。
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| CN116184624A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-05-30 | 福建福光股份有限公司 | 紧凑型大通光成像镜头 |
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2018
- 2018-05-11 CN CN201820705954.6U patent/CN208172356U/zh active Active
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| CN116184624B (zh) * | 2022-12-19 | 2024-05-03 | 福建福光股份有限公司 | 紧凑型大通光成像镜头 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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