CN219799876U - 光学成像镜组、扫描显示装置及车载投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光学成像镜组、扫描显示装置及车载投影系统，其涉及扫描显示技术领域。该光学成像镜组的第一透镜至第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。需要说明的是，通过对光学成像镜组的九个同光轴透镜的焦距进行合理的优化设置，能合理分散系统的光焦度，减缓镜片产生的像差，达到对多种像差校正的目的，实现对像方曲面的清晰成像；通过限定最小负透镜焦距与所述光学成像镜组总焦距的比值关系，进一步保证光学成像镜组的成像质量；通过将上述光学成像镜组配置在光纤扫描器中，可形成小型化和轻量化的扫描显示装置；将上述扫描显示装置配置应用在车载投影系统中，可满足车载投影的大视角、高分辨率以及低畸变的需求。

Description

光学成像镜组、扫描显示装置及车载投影系统

技术领域

本申请涉及扫描显示技术领域，具体涉及一种光学成像镜组、扫描显示装置及车载投影系统。

背景技术

扫描显示成像作为一种新兴的显示技术，可用于投影显示、近眼显示等多种应用场景。

然而，现有的扫描显示成像系统中，存在着成像质量不佳、视场角度小以及不能兼具小型化和轻量化等缺点，致使扫描显示成像技术在市场推广应用过程中受到一定的限制，尤其是在将扫描显示成像应用于车载投影的场景中时，受限于产品不能很好的匹配激光光纤的扫描光源，很容易使其出现分辨率低、畸变大等问题，并且小型化和轻量化的性能要求也很难达到。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种光学成像镜组、扫描显示装置，以满足近眼显示场景中对于其产品形态多样化、小型化和轻量化的要求。

本申请的另一目的在于提供一种车载投影系统，其包括上述的扫描显示装置，该扫描显示装置配置在车载投影系统时，具备较高的成像质量和小型化以及轻量化的特点。

本申请提供一种光学成像镜组，所述光学成像镜组由第一侧至第二侧依次共光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜所组成，所述第一透镜至所述第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。

进一步地，在本申请较佳实施例当中，所述光学成像镜组中的最小负透镜与所述光学成像镜组的总焦距存在以下比值关系：-1≤f_最小负/f_总≤-0.73，其中，f_最小负为最小负透镜的焦距，f_总为所述光学成像镜组的总焦距。

进一步地，在本申请较佳实施例当中，所述光学成像镜组中靠近所述第二侧的负透镜的焦距与所述总焦距比值范围在-2.07～-1.12。

进一步地，在本申请较佳实施例当中，所述光学成像镜组中负透镜折射率的平均值范围在1.87～1.973。

进一步地，在本申请较佳实施例当中，所述光学成像镜组的第一侧还包括有光阑，所述第一透镜靠近第一侧的表面与所述光阑在光轴上的距离为0.14～0.35mm。

进一步地，在本申请较佳实施例当中，所述第二侧对应光源端的曲面图像。

进一步地，在本申请较佳实施例当中，所述曲面图像由光纤扫描器所配置形成。

进一步地，在本申请较佳实施例当中，所述光学成像镜组的工作距离为0.388mm或0.4mm。

本申请还提供一种扫描显示装置，其包括光纤扫描器及前述的光学成像镜组，所述光纤扫描器用于扫描并出射待显示图像的光，所述光学成像镜组用于将所述光纤扫描器出射的光对应的扫描面进行放大成像及投射；

其中，所述光纤扫描器包括致动器和固定于所述致动器上的光纤，所述光纤超过所述致动器的部分形成光纤悬臂，所述光纤悬臂在所述致动器的驱动下进行二维扫描。

本申请还提供一种车载投影系统，其包括上述的扫描显示装置。

采用本申请实施例中的技术方案可以实现以下技术效果：

本申请实施例中，通过对光学成像镜组的九个同光轴透镜的焦距进行合理的优化设置，能合理分散系统的光焦度，减缓镜片所产生的像差，达到对多种像差校正的目的，实现对像方曲面的清晰成像；通过限定多个所述透镜中的最小负透镜焦距与所述光学成像镜组总焦距的比值关系，进一步保证光学成像镜组的成像质量。

通过将上述光学成像镜组配置在光纤扫描器中，形成了小型化和轻量化的扫描显示装置，并且将该扫描显示装置配置应用在车载投影系统中，可以实现车载投影的大视角、高分辨率以及低畸变的需求。

本申请的其它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，或者通过实施本申请的技术方案而了解。本申请的目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1a、1b是说明性的扫描显示系统的结构示意图；

图2a是本申请实施例提供的光纤扫描器扫描输出的示意图；

图2b是本申请实施例提供的光学成像镜组的结构示意图；

图2c是本申请实施例提供的光学成像镜组中第一透镜靠近第一侧的表面与光阑在光轴上的距离D1的示意图；

图2d是本申请实施例提供的光学成像镜组的工作距离的示意图；

图3是本申请实施例一提供的一种光学成像镜组的结构示意图；

图4是本申请实施例一中光学成像镜组的MTF曲线图；

图5是本申请实施例一中光学成像镜组的场曲畸变曲线图；

图6是本申请实施例一中光学成像镜组的垂轴色差图；

图7是本申请实施例二提供的一种光学成像镜组的结构示意图；

图8是本申请实施例二中光学成像镜组的MTF曲线图；

图9是本申请实施例二中光学成像镜组的场曲畸变曲线图；

图10是本申请实施例二中光学成像镜组的垂轴色差图；

图11是本申请实施例三提供的一种光学成像镜组的结构示意图；

图12是本申请实施例三中光学成像镜组的MTF曲线图；

图13是本申请实施例三中光学成像镜组的场曲畸变曲线图；

图14是本申请实施例三中光学成像镜组的垂轴色差图；

图15是本申请实施例四提供的一种光学成像镜组的结构示意图；

图16是本申请实施例四中光学成像镜组的MTF曲线图；

图17是本申请实施例四中光学成像镜组的场曲畸变曲线图；

图18是本申请实施例四中光学成像镜组的垂轴色差图。

图标：100-处理器；110-激光器组；120-光纤扫描模组；130-传输光纤；140-光源调制电路；150-扫描驱动电路；160-合束单元；121-扫描致动器；121a-慢轴；121b-快轴；122-光纤悬臂；123-镜组；124-扫描器封装壳；125-固定件；230-扫描曲面；240-成像平面；01-光阑；02-曲面图像。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

说明性扫描显示系统

对于目前的扫描显示成像来说，可由数字微镜设备(Digital MicromirrorDevice，DMD)或光纤扫描显示(Fiber Scanning Display，FSD)设备实现。其中的FSD方案作为一种新型扫描显示成像方式，通过光纤扫描器实现图像的扫描输出。为了使本领域技术人员能够清楚地理解本申请方案，下面对光纤扫描成像的简要原理及相应系统进行阐述。

如图1a所示，为本申请中的一种说明性的扫描显示系统，其中主要包括：

处理器100、激光器组110、光纤扫描模组120、传输光纤130、光源调制电路140、扫描驱动电路150及合束单元160。其中，

处理器100可以为图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者其它具有控制功能、图像处理功能的芯片或电路，这里并不进行具体限定。

系统工作时，处理器100可根据待显示的图像数据控制光源调制电路140对激光器组110进行调制，激光器组110中包含多个单色激光器，分别发出不同颜色的光束。从图1中可见，激光器组中具体可采用红(Red，R)、绿(Green，G)、蓝(Blue，B)三色激光器。激光器组110中各激光器发出的光束经由合束单元160合束为一束激光并耦入至传输光纤130中。

处理器100还可控制扫描驱动电路150驱动光纤扫描模组120中的光纤扫描器进行扫动，从而将传输光纤130中传输的光束扫描输出。

由光纤扫描器扫描输出的光束作用于介质表面上某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在光纤扫描器带动下，传输光纤130输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置。实际扫描过程中，传输光纤130输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如：颜色、灰度或亮度)的光斑。在一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置完成一帧图像的扫描，由于人眼观察事物存在“视觉残留”的特点，故人眼便无法察觉光束在每一像素点位置上的移动，而是看见一帧完整的图像。

继续参考图1b，为光纤扫描模组120的具体结构，其中包括：扫描致动器121、光纤悬臂122、镜组123、扫描器封装壳124以及固定件125。扫描致动器121通过固定件125固定于扫描器封装壳124中，传输光纤130在扫描致动器121的前端延伸形成光纤悬臂122(也可称为扫描光纤)，工作时，扫描致动器121在扫描驱动信号的驱动下，其慢轴121a(也称第一致动部)沿竖直方向(该竖直方向平行于图1a、1b中参考坐标系内的Y轴，在本申请中，该竖直方向也可称为第一方向)振动，其快轴121b(也称第二致动部)沿水平方向(该水平方向平行于图1a、1b中参考坐标系内的X轴，在本申请中，该水平方向也可称为第二方向)振动，受扫描致动器121带动，光纤悬臂122的前端按预设轨迹进行二维扫动并出射光束，出射的光束便可透过镜组123实现扫描成像。一般性地，可将扫描致动器121及光纤悬臂122所构成的结构称为：光纤扫描器。

如图2a所示，本申请实施例中，通过快慢轴的运动，光纤出光端的运动轨迹形成扫描曲面230，经相应的镜组123后，转换为成像平面240(当成像在平面载体时，所成像即为平面，需要说明的是，在本实用新型其它实施例当中，经过镜组123后所成的像可以和成像的载体表面相对应，也就是说可以随载体表面的形状变化而变化，只要成像清晰即可)。

为了便于表述并使得本领域技术人员容易理解本申请的方案，需要说明的是，本申请中的光学成像镜组(如图2a中所示的镜组123)作为目镜，经过该光学成像镜组的作用，可将扫描曲面230转换为成像平面240(实际应用时，光线的传输方向为：由扫描曲面230至成像平面240的方向)。

进一步需要说明的是，在投影领域，成像端对应的图像为平面图像，对应的平面图像载体可以为如投影屏幕、幕布、地面、玻璃面或墙面等，光源端对应的图像为曲面图像，即为光纤扫描器扫描出的或其它图像源发射出的呈弧形的扫描面；在摄像领域使用场景下，光路与在投影领域时相反，光源端对应的一般为采集图像信息的物侧面，成像端对应的一般为采集成像得到的像侧面。

光学成像镜组

请参照图2b，本申请实施例中的光学成像镜组由第一侧至第二侧依次共光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜所组成，所述第一透镜至所述第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。需要说明的是，本实用新型实施例中，通过对光学成像镜组的九个同光轴透镜的焦距正负性进行合理的优化设置，能合理分散系统的光焦度，减缓镜片所产生的像差，达到对多种像差校正的目的，实现对像方曲面的清晰成像。

进一步地，所述光学成像镜组中的最小负透镜与所述光学成像镜组的总焦距存在以下比值关系：-1≤f_最小负/f_总≤-0.73，其中，f_最小负为最小负透镜的焦距，f_总为所述光学成像镜组的总焦距。需要说明的是，通过限定多个所述透镜中的最小负透镜焦距与所述光学成像镜组总焦距的比值关系，使得整个光学成像镜组系统的光焦度得到合理的分散和配置，进而加强了对多种像差的校正，进一步保证了光学成像镜组的成像质量。

进一步可选地，在本实用新型一些实施例中，所述光学成像镜组中负透镜折射率的平均值范围在1.87～1.973。需要说明的是，通过对光学成像镜组中负透镜的折射率进行优化设计的限定，能够达到合理控制对应透镜的色散系数，以保证成像质量和大的视场角。

进一步可选地，在本实用新型一些实施例当中，所述第二侧对应光源端的曲面图像，并且可选地，所述曲面图像由光纤扫描器所配置形成。需要强调的是，本申请实施例提供的光学成像镜组的独特之处就在于，能够将第二侧对应光源端的曲面图像成像进行校正清晰的成像(即在第一侧)。

进一步可选地，在本实用新型一些实施例当中，所述光学成像镜组的第一侧还包括有光阑，所述第一透镜靠近第一侧的表面与所述光阑在光轴上的距离为D1，且D1的大小在0.14～0.35mm，请参照图2c。需要说明的是，通过限定第一透镜靠近第一侧的表面与所述光阑在光轴上的距离，可以优化主光线角度，并且使其能够匹配曲面图像，提升能量利用率和画面成像清晰程度。需要强调的是，本实用新型实施例中，所述光学成像镜组中最小负透镜靠近第一侧方向还有一枚正透镜，出于镜头结构考量，此时D1距离小一些更有利于校正相差。

进一步还需要说明的是，本实用新型实施例公开的光学成像镜组，可选地，可以设置至少一个光阑，其可位于光源端、各透镜之间或成像端，该光阑的种类可以为如孔径光阑或视场光阑等，可用于减少杂散光，有助于提升图像显示质量。

进一步优选地，在本实用新型一些实施例当中，所述光学成像镜组的工作距离为0.388mm或0.4mm。需要说明的是，所述工作距离指的是靠近曲面图像最近的透镜表面与曲面图像在光轴上的间距，如图2d。需要强调的是，通过优选地限定光学成像镜组的工作距离，可以让光学成像镜组更好地适配第二侧端的曲面图像，从而更好的实现曲面图像经过光学成像镜组校正进行清晰成像。

进一步地，在一种可能的实施方式中，多个透镜之间的连接方式可以采用间隔连接，也可以采用粘合方式粘合在一起，具体将根据实际应用的需要而定，这里并不进行限制。

进一步可选地，在一种可能的实施方式中，多个透镜均由塑料或玻璃制成。需要说明的是，由塑料制成的透镜，可以有效降低生产成本，相较于玻璃材质，塑料材质的透镜成本是玻璃材质成本的二十分之一到十分之一，故而非常有利于低成本批量化生产；另外，塑料材质的透镜通常可采用注塑成型，其加工难度低且能够很容易的加工成满足非球面的各种型面结构，同时塑料材质还能整体减轻镜头的重量，有利于其轻质化的产品设计。而在使用玻璃材质时，玻璃材质的折射率更高更广，在矫正镜头像差方面有优势；玻璃材质的膨胀系数小很多，有利于精密装配，另外由于玻璃其自身耐高温、耐紫外和耐酸碱等特性，使得镜组的使用寿命和性能稳定性具备较强优势。当然需要强调的是，在本实用新型其它实施例中并不仅限于本实用新型实施例提供的塑料和玻璃两种材质，其还可以是其它能够制作透镜的材质。

实施例一

图3为实施例一提供的一种光学成像镜组的结构示意图。该光学成像镜组包括沿光轴走向依次设置的九个透镜，即由第一侧至第二侧依次共光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜。需要说明的是，本实施例的光学成像镜组中所述第一透镜至所述第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。

进一步地，本实施例的光学成像镜组的第二侧对应的是光源端的曲面图像01，光学成像镜组的工作距离为0.388mm，全视场角度为50度，并且在本实施例中，所述光学成像镜组中的最小负透镜与所述光学成像镜组的总焦距存在以下比值关系：f_最小负/f_总＝-0.83，其中，f_最小负为最小负透镜(即本实施例中第二透镜)的焦距，f_总为所述光学成像镜组的总焦距。需要说明的是，在本实施例中，具体地，九个透镜L1～L9，其焦距与镜头总焦距的关系参数如表1：

表1本实施例中各镜片焦距与镜头总焦距之间的关系参数表

进一步地，本实施例的光学成像镜组中靠近第二侧的负透镜(即第九透镜)的焦距与所述总焦距比值范围在-2.07，并且光学成像镜组中负透镜折射率的平均值1.973；另外，本实施例中第一透镜靠近第一侧的表面与光阑在光轴上的距离D1为0.15mm。

进一步地，本实用新型实施例中，光学成像镜组在对曲面图像01进行成像的各透镜的曲率半径、厚度参数、折射率及阿贝数的优选参数如表2所示：

表2实施例一中光学成像镜组的结构参数

需要说明的是，表2为实施例一的光学成像镜组详细的结构数据，其中，曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米，且表面0-20依序表示由第一侧至第二侧的表面；成像平面中曲率半径为“无限”的光学面即指呈平面。

进一步地，经测试，在采用上述光学成像镜组投射扫描面对应的图像光时，其光学传递函数曲线图如图4所示，场曲畸变曲线图如图5所示，垂轴色差曲线图如图6所示；其中，光学传递函数曲线图(ModulationTransferFunction，MTF)代表一个光学系统的综合解像水平，场曲畸变曲线图表示不同视场角情况下F-Tan(theta)畸变大小值(百分比)，垂轴色差曲线图代表垂直于轴向方向上色像差大小。

由图4-图6观察可知，实施例一的光学成像镜组的全视场范围内成像分辨率良好、光学系统畸变和色差小，故光学成像镜组能够对光纤扫描器的扫描曲面图像进行清晰成像，均具有较好的成像效果。

当然，在实际应用中，光学成像镜组还可包括显示元件、壳体等，显示元件可以设置于光学成像镜组的第一侧，光学成像镜组可安装在壳体内，即可将图像源(如光纤扫描器)扫描形成的曲面图像成像于一平面，实现清晰成像。

实施例二

图7为实施例二提供的一种光学成像镜组的结构示意图。该光学成像镜组包括沿光轴走向依次设置的九个透镜，即由第一侧至第二侧依次共光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜。需要说明的是，本实施例的光学成像镜组中所述第一透镜至所述第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。

进一步地，本实施例的光学成像镜组的第二侧对应的是光源端的曲面图像01，光学成像镜组的工作距离为0.388mm，全视场角度为50度，并且在本实施例中，所述光学成像镜组中的最小负透镜与所述光学成像镜组的总焦距存在以下比值关系：f_最小负/f_总＝-1.00，其中，f_最小负为最小负透镜(即本实施例中第二透镜)的焦距，f_总为所述光学成像镜组的总焦距。需要说明的是，在本实施例中，具体地，九个透镜L1～L9，其焦距与镜头总焦距的关系参数如表3：

表3本实施例中各镜片焦距与镜头总焦距之间的关系参数表

进一步地，本实施例的光学成像镜组中靠近第二侧的负透镜(即第九透镜)的焦距与所述总焦距比值范围在-1.79，并且光学成像镜组中负透镜折射率的平均值1.956；另外，本实施例中第一透镜靠近第一侧的表面与光阑在光轴上的距离D1为0.35mm。

进一步地，本实用新型实施例中，光学成像镜组在对曲面图像01进行成像的各透镜的曲率半径、厚度参数、折射率及阿贝数的优选参数如表4所示：

表4实施例二中光学成像镜组的结构参数

需要说明的是，表4为实施例二的光学成像镜组详细的结构数据，其中，曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米，且表面0-19依序表示由第一侧至第二侧的表面；成像平面中曲率半径为“无限”的光学面即指呈平面。

进一步地，经测试，在采用上述光学成像镜组投射扫描面对应的图像光时，其光学传递函数曲线图如图8所示，场曲畸变曲线图如图9所示，垂轴色差曲线图如图10所示；其中，光学传递函数曲线图(Modulation TransferFunction，MTF)代表一个光学系统的综合解像水平，场曲畸变曲线图表示不同视场角情况下F-Tan(theta)畸变大小值(百分比)，垂轴色差曲线图代表垂直于轴向方向上色像差大小。

由图8-图10观察可知，实施例二的光学成像镜组的全视场范围内成像分辨率良好、光学系统畸变和色差小，故光学成像镜组能够对光纤扫描器的扫描曲面图像进行清晰成像，均具有较好的成像效果。

当然，在实际应用中，光学成像镜组还可包括显示元件、壳体等，显示元件可以设置于光学成像镜组的第一侧，光学成像镜组可安装在壳体内，即可将图像源(如光纤扫描器)扫描形成的曲面图像成像于一平面，实现清晰成像。

实施例三

图11为实施例三提供的一种光学成像镜组的结构示意图。该光学成像镜组包括沿光轴走向依次设置的九个透镜，即由第一侧至第二侧依次共光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜。需要说明的是，本实施例的光学成像镜组中所述第一透镜至所述第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。

进一步地，本实施例的光学成像镜组的第二侧对应的是光源端的曲面图像01，光学成像镜组的工作距离为0.4mm，全视场角度为50度，并且在本实施例中，所述光学成像镜组中的最小负透镜与所述光学成像镜组的总焦距存在以下比值关系：f_最小负/f_总＝-0.73，其中，f_最小负为最小负透镜(即本实施例中第二透镜)的焦距，f_总为所述光学成像镜组的总焦距。需要说明的是，在本实施例中，具体地，九个透镜L1～L9，其焦距与镜头总焦距的关系参数如表5：

表5本实施例中各镜片焦距与镜头总焦距之间的关系参数表

进一步地，本实施例的光学成像镜组中靠近第二侧的负透镜(即第九透镜)的焦距与所述总焦距比值范围在-1.12，并且光学成像镜组中负透镜折射率的平均值1.993；另外，本实施例中第一透镜靠近第一侧的表面与光阑在光轴上的距离D1为0.25mm。

进一步地，本实用新型实施例中，光学成像镜组在对曲面图像01进行成像的各透镜的曲率半径、厚度参数、折射率及阿贝数的优选参数如表6所示：

表6实施例三中光学成像镜组的结构参数

需要说明的是，表6为实施例三的光学成像镜组详细的结构数据，其中，曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米，且表面0-19依序表示由第一侧至第二侧的表面；成像平面中曲率半径为“无限”的光学面即指呈平面。

进一步地，经测试，在采用上述光学成像镜组投射扫描面对应的图像光时，其光学传递函数曲线图如图12所示，场曲畸变曲线图如图13所示，垂轴色差曲线图如图14所示；其中，光学传递函数曲线图(Modulation TransferFunction，MTF)代表一个光学系统的综合解像水平，场曲畸变曲线图表示不同视场角情况下F-Tan(theta)畸变大小值(百分比)，垂轴色差曲线图代表垂直于轴向方向上色像差大小。

由图12-图14观察可知，实施例三的光学成像镜组的全视场范围内成像分辨率良好、光学系统畸变和色差小，故光学成像镜组能够对光纤扫描器的扫描曲面图像进行清晰成像，均具有较好的成像效果。

当然，在实际应用中，光学成像镜组还可包括显示元件、壳体等，显示元件可以设置于光学成像镜组的第一侧，光学成像镜组可安装在壳体内，即可将图像源(如光纤扫描器)扫描形成的曲面图像成像于一平面，实现清晰成像。

实施例四

图15为实施例四提供的一种光学成像镜组的结构示意图。该光学成像镜组包括沿光轴走向依次设置的九个透镜，即由第一侧至第二侧依次共光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜。需要说明的是，本实施例的光学成像镜组中所述第一透镜至所述第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。

进一步地，本实施例的光学成像镜组的第二侧对应的是光源端的曲面图像01，光学成像镜组的工作距离为0.4mm，全视场角度为50度，并且在本实施例中，所述光学成像镜组中的最小负透镜与所述光学成像镜组的总焦距存在以下比值关系：f_最小负/f_总＝-0.80，其中，f_最小负为最小负透镜(即本实施例中第二透镜)的焦距，f_总为所述光学成像镜组的总焦距。需要说明的是，在本实施例中，具体地，九个透镜L1～L9，其焦距与镜头总焦距的关系参数如表7：

表7本实施例中各镜片焦距与镜头总焦距之间的关系参数表

进一步地，本实施例的光学成像镜组中靠近第二侧的负透镜(即第九透镜)的焦距与所述总焦距比值范围在-1.27，并且光学成像镜组中负透镜折射率的平均值1.87；另外，本实施例中第一透镜靠近第一侧的表面与光阑在光轴上的距离D1为0.14mm。

进一步地，本实用新型实施例中，光学成像镜组在对曲面图像01进行成像的各透镜的曲率半径、厚度参数、折射率及阿贝数的优选参数如表8所示：

表8实施例四中光学成像镜组的结构参数

表面	透镜序号	面形	曲率半径	厚度	材料	材料折射率	阿贝数
								0	成像平面	平面	无限	无限
1	光阑02		无限	0.14
								2	L1	球面	-5.25	0.59	玻璃	1.92	18.89
3		球面	-1.54	0.29
								4	L2	球面	-0.72	1.29	玻璃	2	25.46
5		球面	-5.75	0.18
								6	L3	球面	-2.80	1.60	玻璃	1.78	44.18
7		球面	-2.23	0.08
								8	L4	球面	-13.02	1.32	玻璃	1.59	68.34
9		球面	-3.56	0.08
								10	L5_1	球面	13.78	1.70	玻璃	1.49	80.7
11	L5_2	球面	-3.16	0.40	玻璃	1.84	23.79
								12		球面	-8.65	0.08
13	L6	球面	5.44	1.13	玻璃	1.62	58.15
								14		球面	93.36	0.08
15	L7	球面	2.61	1.50	玻璃	1.78	44.18
								16		球面	无限	0.09
17	L8	球面	无限	0.94	玻璃	1.84	23.79
								18		球面	1.27	0.40
19	曲面图像01	球面	1.70	0

需要说明的是，表8为实施例四的光学成像镜组详细的结构数据，其中，曲率半径、厚度及焦距的单位均为毫米，且表面0-19依序表示由第一侧至第二侧的表面；成像平面中曲率半径为“无限”的光学面即指呈平面。

进一步地，经测试，在采用上述光学成像镜组投射扫描面对应的图像光时，其光学传递函数曲线图如图16所示，场曲畸变曲线图如图17所示，垂轴色差曲线图如图18所示；其中，光学传递函数曲线图(Modulation TransferFunction，MTF)代表一个光学系统的综合解像水平，场曲畸变曲线图表示不同视场角情况下F-Tan(theta)畸变大小值(百分比)，垂轴色差曲线图代表垂直于轴向方向上色像差大小。

由图16-图18观察可知，实施例四的光学成像镜组的全视场范围内成像分辨率良好、光学系统畸变和色差小，故光学成像镜组能够对光纤扫描器的扫描曲面图像进行清晰成像，均具有较好的成像效果。

当然，在实际应用中，光学成像镜组还可包括显示元件、壳体等，显示元件可以设置于光学成像镜组的第一侧，光学成像镜组可安装在壳体内，即可将图像源(如光纤扫描器)扫描形成的曲面图像成像于一平面，实现清晰成像。

扫描显示装置

前述的光学成像镜组，可以配合光纤扫描器(或者相应的光纤扫描模组)，构成本申请实施例中的扫描显示装置(如图1a、1b所示，光学成像镜组设置于光纤扫描器的出光光路上)，其中，光学成像镜组的第二侧朝向光纤扫描器扫描出光方向，优选方式为光学成像镜组与光纤扫描器中心光轴共轴。当然，有关光纤扫描器的结构和大致原理可以参考前述图1a、1b对应的内容，这里便不再过多赘述。

另外，在一种可能的实施方式中，本申请还提供一种如上述扫描显示装置的应用，即将上述的扫描显示装置配置在投影领域，具体地配置应用在车载投影系统中，其不但可以配置在车辆中的如车门上或抬头显示的相关位置，其还可以配置在车内进行投影显示，具体的根据车载投影的显示需求进行灵活设置。需要说明的是，成像端对应的图像为平面图像，对应的平面图像载体可以为如投影屏幕、幕布、地面或玻璃面等，光源端对应的图像为曲面图像，即为光纤扫描器扫描出的或其它图像源发射出的呈弧形的扫描面。

综上所述，本申请实施例中，通过对光学成像镜组的九个同光轴透镜的焦距进行合理的优化设置，能合理分散系统的光焦度，减缓镜片所产生的像差，达到对多种像差校正的目的，实现对像方曲面的清晰成像；通过限定多个所述透镜中的最小负透镜焦距与所述光学成像镜组总焦距的比值关系，进一步保证光学成像镜组的成像质量；通过将上述光学成像镜组配置在光纤扫描器中，形成了小型化和轻量化的扫描显示装置，并且将该扫描显示装置配置应用在车载投影系统中，可以实现车载投影的大视角、高分辨率以及低畸变的需求。

以上所述的只是本申请的较佳具体实施例，各实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对本申请的限制，凡本领域技术人员依本申请的构思通过逻辑分析、推理或者有效的实验可以得到的技术方案，皆应该本申请的范围之内。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅配置为将元件与其它元件区分开的目的。

Claims (10)

1.一种光学成像镜组，其特征在于，所述光学成像镜组由第一侧至第二侧依次共光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜所组成，所述第一透镜至所述第九透镜对应的焦距分别为正、负、正、正、正、负、正、正及负。

2.根据权利要求1所述的光学成像镜组，其特征在于，所述光学成像镜组中的最小负透镜与所述光学成像镜组的总焦距存在以下比值关系：-1≤f_最小负/f_总≤-0.73，其中，f_最小负为最小负透镜的焦距，f_总为所述光学成像镜组的总焦距。

3.根据权利要求2所述的光学成像镜组，其特征在于，所述光学成像镜组中靠近所述第二侧的负透镜的焦距与所述总焦距比值范围在-2.07～-1.12。

4.根据权利要求3所述的光学成像镜组，其特征在于，所述光学成像镜组中负透镜折射率的平均值范围在1.87～1.973。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的光学成像镜组，其特征在于，所述光学成像镜组的第一侧还包括有光阑，所述第一透镜靠近第一侧的表面与所述光阑在光轴上的距离为0.14～0.35mm。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的光学成像镜组，其特征在于，所述第二侧对应光源端的曲面图像。

7.根据权利要求6所述的光学成像镜组，其特征在于，所述曲面图像由光纤扫描器所配置形成。

8.根据权利要求1所述的光学成像镜组，其特征在于，所述光学成像镜组的工作距离为0.388mm或0.4mm。

9.一种扫描显示装置，其特征在于，包括光纤扫描器及前述权利要求1至8中任一项所述的光学成像镜组，所述光纤扫描器用于扫描并出射待显示图像的光，所述光学成像镜组用于将所述光纤扫描器出射的光对应的扫描面进行放大成像及投射；

其中，所述光纤扫描器包括致动器和固定于所述致动器上的光纤，所述光纤超过所述致动器的部分形成光纤悬臂，所述光纤悬臂在所述致动器的驱动下进行二维扫描。

10.一种车载投影系统，其特征在于，其包括权利要求9所述的扫描显示装置。