CN218938630U

CN218938630U - 一种四片式数字车灯投影镜头

Info

Publication number: CN218938630U
Application number: CN202223529926.9U
Authority: CN
Inventors: 何玉林; 刘维娜; 刘为; 董站岗; 刘静; 程大川; 陈胜利; 史明琨
Original assignee: Nanyang Lida Photoelectric Co ltd
Current assignee: Nanyang Lida Photoelectric Co ltd
Priority date: 2022-12-29
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2032-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种四片式数字车灯投影镜头，其从物方沿光轴到像方依次设置小光焦度的第一透镜L1、孔径光阑STOP、正光焦度的第二透镜L2、负光焦度的第三透镜L3和正光焦度的第四透镜L4；第一透镜L1为弯月透镜，第二透镜L2为弯月正透镜或双凸正透镜，第三透镜L3为弯月负透镜，第四透镜L4为双凸正透镜或弯月正透镜；本实用新型解决了高亮度输出与高清晰成像矛盾的问题，在满足车规级照明的同时，具有很高的投影图像质量，且工艺性好，装配简单。

Description

一种四片式数字车灯投影镜头

技术领域

本实用新型涉及镜头，具体涉及一种四片式数字车灯投影镜头，是一种可应用于DLP型的数字车灯投影镜头。

背景技术

随着科技的不断进步，车灯作为汽车重要的安全件和外观件之一，正经历着重要变革，正逐步走向智能化和数字化，从普通照明大灯到ADB/AFS大灯，再到像素级数字投影大灯不断进化。像素级数字投影大灯不仅可以根据交通驾驶环境投射出任何所需的交通标识标线，还可以自由的控制照明的区域及照度，从而增强车与环境的交互，为驾驶者和道路参与者提供更加安全有效的照明，最大程度的降低对道路参与者造成的炫目等不良危害，并为用户提供科技感时尚感十足的场景体验。

为了实现像素级的汽车照明，需要采用成像光学设计技术，即在满足车规级照明需求的前提下，尽可能提高投影图像的质量，降低产品的重量和成本。在目前现有的技术中，成本最低的方案是采用双胶合透镜组或双分离透镜组，但双胶合透镜组或双分离透镜组校正像差的能力较弱，投射图案成像质量较差，甚至难以分辨，实用性不强。在双胶合透镜组或双分离透镜组的基础上增加一片透镜，可以显著提升投射图案成像质量，达到实用化的水平。但在高质量的投影图像质量需求的场镜应用中，三片式镜头仍然难以满足需求。

发明内容

鉴于上述存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种四片式高清晰度的数字车灯投影镜头，该车灯投影镜头能够以较低成本获得较高投影质量。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种四片式数字车灯投影镜头，从物方沿光轴到像方依次包括小光焦度的第一透镜L1、孔径光阑STOP、正光焦度的第二透镜L2、负光焦度的第三透镜L3和正光焦度的第四透镜L4，孔径光阑STOP位于第二透镜L2物面的前方；第一透镜L1的物面和像面分别为S1和S2，第二透镜L2的物面和像面分别为S3和S4，第三透镜L3的物面和像面分别为S5和S6，第四透镜L4的物面和像面分别为S7和S8，其中，第三透镜L3物面S5的曲率半径大于其像面S6的曲率半径，第四透镜L4物面S7的曲率半径小于其像面S8的曲率半径。

所述第一透镜L1为弯月透镜，第二透镜L2为弯月正透镜或双凸正透镜，第三透镜L3为弯月负透镜，第四透镜L4为双凸正透镜或弯月正透镜；其中，第一透镜L1为树脂非球面透镜，第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4为球面透镜或非球面透镜。

所述第一透镜L1的光焦度很小，甚至于0，第二透镜L2和第四透镜L4具有正光焦度，第三透镜L3具有负光焦度；其中，第三透镜L3与第二透镜L2，或第三透镜L3与第四透镜L4组成了双分离透镜组。

所述第一透镜L1像面S2的顶点与第二透镜L2物面S3顶点之间的距离为D₁₂，第二透镜L2像面S4的顶点与第三透镜L3物面S5顶点之间的距离为D₂₃，第三透镜L3像面S6顶点与第四透镜L4物面S7之间的距离为D₃₄，且D₁₂> D₃₄, D₁₂> D₂₃。

所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4中至少一个透镜的物面和像面上镀有AR膜。

所述第一透镜L1、孔径光阑STOP、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的参数如下：

。

本实用新型采用上述技术方案所设计的一种四片式数字车灯投影镜头，具有以下有益效果：

1. 车灯投影镜头工艺性好，装配简单；

2.散热性较好，结构受热不易发生形变；

3.镜头解像力高，解决了高亮度输出与高清晰成像矛盾的问题；

4.树脂非球面镜片在高低温高湿环境下镀膜膜层发生开裂的风险较低；

5.耐温性好，能在-40℃～125℃温度范围内具有很好的像差稳定性；

6.对每个光学镜片表面上都镀上AR膜以减少反射光，提高了系统的透过率和光能利用率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光学系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例的常温（20℃）条件下的MTF（调制传递函数）曲线图；

图3为本实用新型实施例的标准点列图；

图4为本实用新型实施例的畸变曲线图；

图5为本实用新型实施例的色差曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种四片式数字车灯投影镜头作具体说明。

本实用新型一种四片式数字车灯投影镜头，其是可优先应用于DLP类型的数字投影大灯镜头。本实用新型是一种基于库克三片式结构改进而来的四片式数字投影车灯镜头，即在类似库克三片式结构镜头的前方加入一片小光焦度的树脂透镜L1，该树脂透镜可以是车轨级的PC材料和PMMA材料，或是耐候性好的COC/COP类树脂材料，可以有效的降低系统整体的像差。参见图1，从物方沿光轴到像方依次设置小光焦度的第一透镜L1、孔径光阑STOP、正光焦度的第二透镜L2、负光焦度的第三透镜L3和正光焦度的第四透镜L4。第一透镜L1为弯月透镜，第二透镜L2为弯月正透镜或双凸正透镜，第三透镜L3为弯月负透镜，第四透镜L4为双凸正透镜或弯月正透镜。第一透镜L1的物面和像面分别为S1和S2，第二透镜L2的物面和像面分别为S3和S4，第三透镜L3的物面和像面分别为S5和S6，第四透镜L4的物面和像面分别为S7和S8。第一透镜L1为弯月透镜，第二透镜L2为弯月正透镜或双凸正透镜，第三透镜L3为弯月负透镜，第四透镜L4为双凸正透镜或弯月正透镜；即：S1、S3、S5、S7和S8均为凸面，S2和S6为凹面，S4为凹面或凸面或平面。

本实用新型一种四片式数字车灯投影镜头实施例，光学镜头的优选参数之一为焦距EFFL=48.19mm，光圈Fno=1.20，光学总长TTL=85mm，后截距BFL=33.45mm。各透镜的相关参数优选值如下表所示：

在上表中，物面曲率半径为无穷大，即平面，距离下一个表面（第一透镜L1物面）中心顶点为20000mm。光学设计的材料均用折射率（Nd）和阿贝数（Vd）表示。

实施例中，第一透镜L1为树脂非球面透镜，该透镜可以是车规级PC材料和PMMA材料，或是耐候性好的COC/COP类树脂材料，其可以有效降低系统整体的像差。第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4为玻璃球面透镜或非球面透镜。

第三透镜L3物面S5的曲率半径R5大于像面S6的曲率半径R6，第四透镜L4物面S7的曲率半径R7小于像面S8的曲率半径R8，即:|R5|>|R6|，|R7|<|R8|。

孔径光阑STOP位于第一透镜L1的像面S1和第二透镜L2的物面S3之间。其中，第一透镜L1的像面S2的顶点与光阑STOP中心之间的距离为D_1S=11.9，孔径光阑STOP与第二透镜L2的物面S3顶点之间的距离为D_S2=5.33，D_1S > D_S2。

第一透镜L1像面S2的顶点与第二透镜L2物面S3顶点之间的距离为D₁₂=17.23，第二透镜L2像面S4的顶点与第三透镜L3物面S5顶点之间的距离为D₂₃=3，第三透镜L3像面S6顶点与第四透镜L4物面S7之间的距离为D₃₄=3.12，满足D₁₂> D₃₄, D₁₂> D₂₃。优选例中，≈1，即第三透镜L3与第四透镜L4组合成了双分离透镜组，有利于减小系统的色差，并承担镜头的部分光焦度。

第一透镜L1的光焦度很小，甚至于0。所述第二透镜L2为正光焦度，承担了整个镜头的主要光焦度。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4中至少一个透镜的物面和像面上镀有AR膜，以提高光学系统的透过率和光能利用率。

第一透镜L1为偶次非球面透镜，其中，偶次非球面表达式如下：

其中，c为非球面的近轴曲率，为高阶次项系数，K为圆锥系数，其中，K=，e为圆锥曲线的离心率。第一透镜L1物面S1和像面S2的非球面参数优选值如下表所示：

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图1为本实用新型实施例的光学系统结构图，系统总长TTL为85mm，有效焦距EFFL=48.19mm ,F/#为1.20。

图2为本实用新型实施例的MTF（调制传递函数）曲线图，图中横坐标表示空间频率，单位：线对/毫米（lp/mm），纵坐标表示MTF值。从图2可以看出，该实施例中整体MTF曲线集中度比较高。在空间频率很低时，MTF值接近于1，随着空间频率的增高，MTF值逐渐下降，但在20lp/mm时，MTF值仍保持在0.45左右。这表明本专利结构有着很高的反差且分辨率也很好，是一个综合性能比较高的镜头，对于成像质量要求较高且成本要求较低的投影车灯头有着很高的应用价值。

图3为本实用新型实施例的标准点列图。从图3可以看出，所有视场的弥散斑半径均很小，其中最大视场的RMS半径为19.299μm，GEO半径为65.543μm。系统存在的主要像差为球差，其他像差均很小。相比于市场上其他三片式或部分四片式投影车灯，本实用新型成像质量更高，满足智能车灯应用的需求；

各视场的RMS半径和GEO半径如下表所示：

图4为本实用新型实施例的畸变图。从图4可以看出，该实施例整个像面中的畸变都在0.4%以下，整个像面的图像变形都比较小，投影图像比较真实；

图5为本实用新型实施例的色差曲线图。从图中5可以看出，该实施例的轴向色差和和纵向色差均很小，这表明在高对比度的情况下，图像周围不会呈现出明显的彩色边缘，像质清晰。

以上对本实用新型实施例所提供的一种具有高亮度和高清晰度的数字车灯投影镜头进行了详细介绍，本文中应用了最优个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的内容，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种四片式数字车灯投影镜头，其特征是从物方沿光轴到像方依次包括小光焦度的第一透镜L1、孔径光阑STOP、正光焦度的第二透镜L2、负光焦度的第三透镜L3和正光焦度的第四透镜L4，孔径光阑STOP位于第二透镜L2物面的前方；第一透镜L1的物面和像面分别为S1和S2，第二透镜L2的物面和像面分别为S3和S4，第三透镜L3的物面和像面分别为S5和S6，第四透镜L4的物面和像面分别为S7和S8，其中，第三透镜L3物面S5的曲率半径大于其像面S6的曲率半径，第四透镜L4物面S7的曲率半径小于其像面S8的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的一种四片式数字车灯投影镜头，其特征是所述第一透镜L1为弯月透镜，第二透镜L2为弯月正透镜或双凸正透镜，第三透镜L3为弯月负透镜，第四透镜L4为双凸正透镜或弯月正透镜；其中，第一透镜L1为树脂非球面透镜，第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4为球面透镜或非球面透镜。

3.根据权利要求1所述的一种四片式数字车灯投影镜头，其特征是所述第一透镜L1的光焦度很小，甚至于0，第二透镜L2和第四透镜L4具有正光焦度，第三透镜L3具有负光焦度；其中，第三透镜L3与第二透镜L2，或第三透镜L3与第四透镜L4组成了双分离透镜组。

4.根据权利要求1所述的一种四片式数字车灯投影镜头，其特征是所述第一透镜L1像面S2的顶点与第二透镜L2物面S3顶点之间的距离为D₁₂，第二透镜L2像面S4的顶点与第三透镜L3物面S5顶点之间的距离为D₂₃，第三透镜L3像面S6顶点与第四透镜L4物面S7之间的距离为D₃₄，且D₁₂> D₃₄, D₁₂> D₂₃。

5.根据权利要求1所述的一种四片式数字车灯投影镜头，其特征是所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4中至少一个透镜的物面和像面上镀有AR膜。

6.根据权利要求1所述的一种四片式数字车灯投影镜头，其特征是所述第一透镜L1、孔径光阑STOP、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的参数如下：

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