一种微型投影镜头的制作方法

本申请涉及投影镜头技术领域，尤其涉及一种微型投影镜头。

背景技术：

随着科学技术的发展，服务于消费者的技术也不断涌现，尤其在电子产品领域。随着投影设备所应用的场景愈加地丰富和广泛，如何设计一种尺寸小、成像质量好、亮度高且成本低的投影镜头是本领域技术人员需要思考的问题。

目前市场上微型投影镜头的焦距都在2以上，很少会做到焦距低于1.6，由于数值孔径越小，成像质量越容易满足，但由于数值孔径偏小，微型投影镜头的亮度也随之降低，因此，如何在提高数值孔径的同时，保证成像质量是本申请需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种微型投影镜头，使得在提高数值孔径的同时，保证了成像质量。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种微型投影镜头，包括：

同轴依次设置的第一群组透镜、孔径光阑、第二群组透镜、分光器件和像源面；

所述第一群组透镜为正焦距，所述第一群组透镜的焦距为384.06＜f8＜86.06；

所述第二群组透镜为正焦距，所述第二群组透镜的焦距为11.06＜f9＜13.06。

可选地，所述第一群组透镜包括第一镜片、第二镜片和第三镜片；

所述第一镜片为具有负光焦度凸凹型镜片；所述第二镜片为具有负光焦度凸凹型镜头；所述第三镜片为具有正光焦度双凸型镜片。

可选地，所述第一镜片的有效焦距为-12.93＜f1＜-10.93；所述第二镜片的有效焦距为-62.75＜f2＜-60.75；所述第三镜片的有效焦距为12.3＜f3＜14.3。

可选地，所述第一镜片的两个表面均为非球面，且所述第一镜片的两个表面中曲率半径小的表面朝向所述孔径光阑；所述第二镜片的两个表面均为球面；所述第三镜片的两个表面均为球面，且所述第三镜片的两个表面中曲率半径小的表面朝向孔径光阑。

可选地，所述第一群组透镜中，所述第一镜片为塑胶透镜，所述第二镜片和所述第三镜片为玻璃透镜。

可选地，所述第二群组透镜包括第四镜片、第五镜片、第六镜片和第七镜片；

所述第四镜片为具有正光焦度凹凸型镜片；所述第五镜片为具有负光焦度凹凸型镜片；所述第六镜片为具有正光焦度弯月型镜片；所述第七镜片为具有正光焦度双凸型镜片。

可选地，所述第四镜片的有效焦距为16.31＜f4＜18.31；所述第五镜片的有效焦距为-15.83＜f5＜-13.83；所述第六镜片的有效焦距为53.16＜f6＜55.16；所述第七镜片的有效焦距为14.18＜f7＜16.18。

可选地，所述第四镜片的两个表面均为球面；所述第五镜片的两个表面均为球面；所述第六镜片的两个表面均为球面，且所述第六镜片的两个表面均朝向所述孔径光阑；所述第七镜片的两个表面均为球面，且所述第七镜片的两个表面中曲率半径小的表面朝向所述孔径光阑。

可选地，所述第二群组透镜中，所述第四镜片、所述第五镜片和所述第六镜片均为玻璃透镜，所述第七镜片为塑胶透镜。

可选地，所述分光器件与所述像源面之间还设置有保护玻璃。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种微型投影镜头，包括：同轴依次设置的第一群组透镜、光阑、第二群组透镜、分光器件和像源面；所述第一群组透镜为正焦距，所述第一群组透镜的焦距为384.06＜f8＜86.06；所述第二群组透镜为正焦距，所述第二群组透镜的焦距为11.06＜f9＜13.06。本申请提供的一种微型投影镜头，通过光学设计增大了数值孔径，同时还保证了成像质量。

附图说明

图1为本申请实施例中一种微型投影镜头的光学结构图；

图2为本申请实施例中一种微型投影镜头的各视场芯片面传递函数mtf图；

图3为本申请实施例中一种微型投影镜头的场曲与畸变图；

图4为本申请实施例中一种微型投影镜头的垂轴色差图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请设计了一种微型投影镜头，使得在提高数值孔径的同时，保证了成像质量。

为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例中微型投影镜头的光学结构图，如图1所示，具体为：

同轴依次设置的第一群组透镜、孔径光阑、第二群组透镜、分光器件和像源面；

第一群组透镜为正焦距，第一群组透镜的焦距为384.06<f8<86.06；

第二群组透镜为正焦距，第二群组透镜的焦距为11.06＜f9＜13.06。

需要说明的是，本申请实施例中，分光器件即为棱镜。

本申请实施例中，提供了一种微型投影镜头，包括：同轴依次设置的第一群组透镜、光阑、第二群组透镜、分光器件和像源面；所述第一群组透镜为正焦距，所述第一群组透镜的焦距为384.06＜f8＜86.06；所述第二群组透镜为正焦距，所述第二群组透镜的焦距为11.06＜f9＜13.06。本申请提供的一种微型投影镜头，通过光学设计增大了数值孔径，同时还保证了成像质量。

进一步地，第一群组透镜包括第一镜片p1、第二镜片g2和第三镜片g3；

第一镜片p1为具有负光焦度凸凹型镜片；第二镜片g2为具有负光焦度凸凹型镜头；第三镜片g3为具有正光焦度双凸型镜片。

进一步地，第一镜片p1的有效焦距为-12.93＜f1＜-10.93；第二镜片g2的有效焦距为-62.75＜f2＜-60.75；第三镜片g3的有效焦距为12.3＜f3＜14.3。

进一步地，第一镜片p1的两个表面均为非球面，且第一镜片p1的两个表面中曲率半径小的表面朝向孔径光阑；第二镜片g2的两个表面均为球面；第三镜片g3的两个表面均为球面，且第三镜片g3的两个表面中曲率半径小的表面朝向孔径光阑。

进一步地，第一群组透镜中，第一镜片p1为塑胶透镜，第二镜片g2和第三镜片g3为玻璃透镜。

进一步地，第二群组透镜包括第四镜片g4、第五镜片g5、第六镜片g6和第七镜片p7；

第四镜片g4为具有正光焦度凹凸型镜片；第五镜片g5为具有负光焦度凹凸型镜片；第六镜片g6为具有正光焦度弯月型镜片；第七镜片p7为具有正光焦度双凸型镜片。

进一步地，第四镜片g4的有效焦距为16.31＜f4＜18.31；第五镜片g5的有效焦距为-15.83＜f5＜-13.83；第六镜片g6的有效焦距为53.16＜f6＜55.16；第七镜片p7的有效焦距为14.18＜f7＜16.18。

进一步地，第四镜片g4的两个表面均为球面；第五镜片g5的两个表面均为球面；第六镜片g6的两个表面均为球面，且第六镜片g6的两个表面均朝向孔径光阑；第七镜片p7的两个表面均为球面，且第七镜片p7的两个表面中曲率半径小的表面朝向孔径光阑。

进一步地，第二群组透镜中，第四镜片g4、第五镜片g5和第六镜片g6均为玻璃透镜，第七镜片p7为塑胶透镜。

进一步地，分光器件与像源面之间还设置有保护玻璃。

需要说明的是，本申请提供的一种微型投影镜头的一个应用例中，各镜头的具体参数如表1所示：

表1：

其中参数包含各镜片的厚度、间距，各镜片的折射率nd(refractiveindex)，曲率半径r(radiusofcurvature)，数值孔径f/no.，焦距f(focuslength)以及各镜片的阿贝系数vd(abbenumber)。

具体地：

第一镜片p1为采用塑胶材料(nd＝1.531，vd＝56.04)所制成具有负光焦度凸凹型透镜，其中凹面朝光阑孔径方向，且两个表面均为非球面，第一镜片p1的有效焦距为-12.93＜f1＜-10.93。

第二镜片g2为采用玻璃材料(nd＝1.487，vd＝70.420)所制成具有负光焦度凸凹透镜，且两个表面均为球面，第二镜片g2的有效焦距为-62.75＜f2＜-60.75。

第三镜片g3为采用玻璃材料(nd＝1.846，vd＝23.787)所制成具有正光焦度双凸型透镜，较弯面朝向孔径光阑，两个表面均为球面，第三镜片g3的有效焦距为12.3＜f3＜14.3。

第四镜片g4为采用玻璃材料(nd＝1.487，vd＝70.420)所制成具有正光焦度凹凸型透镜，且两个表面均为球面，第四镜片g4的有效焦距为16.31＜f4＜18.31。

第五镜片g5为采用玻璃材料(nd＝1.846，vd＝23.787)所制成具有负光焦度凹凸型透镜，且两个表面均为球面，第五镜片g5的有效焦距为-15.83＜f5＜-13.83。

第六镜片g6为采用玻璃材料(nd＝1.487，vd＝70.420)所制成具有正光焦度弯月型透镜，两个表面均朝向孔径光阑且均为球面，第六镜片g6的有效焦距为53.16＜f6＜55.16。

第七镜片p7为采用玻璃材料(nd＝1.531，vd＝56.04)所制成具有正光焦度双凸型透镜，其中较弯曲的面朝向孔径光阑，且两个表面均为球面，第七镜片p7的有效焦距为14.18<f7＜16.18。

其中第一镜片p1和第七镜片p7的表面为非球面，非球面凸凹性透镜p1的表面s1、s2以及非球面双凸型透镜p7的表面s11、s12，由非球面公式才能得出球面相对应的曲线；非球面公式的表达式如下：

其中：z表示非球面上的点离非球面顶点在光轴方向的距离；r表示非球面上的点到光轴的距离；c表示非球面的中心曲率；k表示圆锥率；a4、a6、a8、a10表示非球面高次项系数。

非球面凸凹性透镜p1和非球面双凸型透镜p7的各阶系数如表二所示：

表二：

本申请实施例中提供的一种微型投影镜头的各视场芯片面传递函数mtf值，mtf(英语名称：modulationtransferfunction)指标是目前镜头最精确和科学的评价标准。纵坐标为对比度，越接近1，代表镜头成像越完美。横坐标代表分辨率，单位每毫米线对数。本申请采用的像源像素大小为5.4um，对应的设计分辨率为93线对每毫米。投影镜头一般至少要求各个视场的mtf数值在设计分辨率达到0.3以上，而本申请各个视场的mtf值基本在0.4以上。

图3为本申请实施例中提供的一种微型投影镜头的场曲与畸变图，图3里左图为场曲评价图，右图为畸变评价图。纵坐标代表该镜头的视场角度。场曲图的横坐标代表场曲值的大小，畸变图的横坐标代表畸变量。畸变是投影镜头的一个非常重要的指标，一般都需要控制在3％以内，本申请的畸变量在1.2％以内。

图4为镜头的垂轴色差图，纵坐标为像高视场值大小，横坐标为数值大小，单位微米。图中以主波长为基准，分别绘制蓝光、红光与绿光(主波长)之间各视场的色差值。投影镜头一般要求色差值在一个像源像素大小以内，本发明的垂轴色差控制在2.2um以内，小于0.5个像素大小(即：2.7um)，色差控制十分优秀。

与现有技术相比：

1、本申请的一种微型投影镜头的结构紧凑，成像效果优良，数值孔径大，有助于亮度的提高。

2、本申请的一种微型投影镜头的第一镜片和第七镜片为塑料非球面镜片，可以有效降低成本。

3、本申请可应用在多种像源显示方案，如dmd、激光、lcos、lcd等。

4、本申请采用7镜片结构，具有较大的公差范围，能够提高微型投影镜头的量产良率。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。