一种五片式车载投影灯光学系统的制作方法

本发明属于光学技术领域，特别是一种五片式车载投影灯光学系统。

背景技术：

随着生活水平的提高，机动车辆的数量也越来越多，家家户户基本都有了车辆，人们出行的工具也逐步变成了汽车，汽车的出行给人们的生活带来了很大的方便，不但节省了人们的时间，减轻了人们出行的负担。

目前不少驾驶者为了增加汽车驾驶乐趣，在车辆上安装车载投影灯。车载投影灯利用led灯光源，直接加上透镜结构及投影底片，组成整个投影灯的光学系统，然后投射到地面形成图案。但车载投影设备在短距离内投影形成的图案小，不便于使用者观赏。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种可以增强投影效果的五片式车载投影灯光学系统，以满足工业需求。

一种五片式车载投影灯光学系统，其包括一个用于输出影像的作为物方的投影底片，以及一个作为像方的投影区，还包括一个透镜组，以及一个设置在所述透镜组内且用于限制成像光束口径大小的光阑。所述透镜组从像方到物方依次包括五个透镜，依次为一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第一透镜、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第二透镜、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第三透镜、一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第四透镜、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第五透镜。所述第一透镜和所述第三透镜皆为非球面透镜。所述第四透镜与所述第五透镜胶合在一起。所述投影底片设置在所述五透镜远离所述第四透镜的一侧。所述光阑设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间。所述透镜组应当满足以下关系式：

1.2<f<f3<32.5<f3<f2<6.5

其中：f为整个所述透镜组的焦距，

f2为所述第二透镜的焦距，

f3为所述第三透镜的焦距。

进一步地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、以及所述第五透镜皆由玻璃制成。

进一步地，所述第一透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面。

进一步地，所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。

进一步地，所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面凸面。

进一步地，所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凹面，所述第五透镜的物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凸面。

进一步地，所述第四透镜的物侧面的弧度与所述第五透镜的像侧面的弧度相同。

进一步地，所述五片式车载投影灯光学系统还包括一个设置在所述透镜组与所述投影底片之间的盖玻璃，所述盖玻璃设置在所述第五透镜与所述投影底片之间。

进一步地，所述第一透镜的焦距为-2.143mm，所述第二透镜的焦距为6.1mm，所述第三透镜的焦距为2.65mm，所述第四透镜的焦距为-21.43mm，所述第五透镜的焦距为15.23mm，所述第四透镜和所述第五透镜胶合在一起的焦距为18.28mm，整个所述透镜组的焦距为1.232mm，光圈fno＝2.2。

进一步地，所述第一透镜的焦距为-2.255mm，所述第二透镜的焦距为5.831mm，所述第三透镜的焦距为2.780mm，所述第四透镜的焦距为-44.54mm，所述第五透镜的焦距为21.037mm，所述第四透镜和所述第五透镜胶合在一起的焦距为14.076mm，整个所述透镜组的焦距为1.245mm，光圈fno＝2.2。

与现有技术相比，本发明提供的五片式车载投影灯光学系统通过所述透镜组将所述投影底片的图案投影到投影区域内。所述透镜组从像方到物方依次包括五个透镜，依次为一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第一透镜、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第二透镜、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第三透镜、一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第四透镜、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第五透镜。所述透镜满足的关系式为：1.2<f<f3<32.5<f3<f2<6.5，其中：f为整个所述透镜组的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，从而安装所述透镜组的投影灯可在1m的投影距离之间可以投影出未安装所述透镜组时3.5m的投影效果，增大了投影角度，使投影画面增加，便于使用者观赏。

附图说明

图1为本发明提供的五片式车载投影灯光学系统第一实施例的结构示意图。

图2为图1的五片式车载投影灯光学系统的实施结构示意图。

图3为图1的五片式车载投影灯光学系统的场曲图。

图4为图1的五片式车载投影灯光学系统的畸变图。

图5为图1的五片式车载投影灯光学系统的倍率色差图。

图6为本发明提供的五片式车载投影灯光学系统第二实施例的结构示意图。

图7为图6的五片式车载投影灯光学系统的场曲图。

图8为图6的五片式车载投影灯光学系统的畸变图。

图9为图6的五片式车载投影灯光学系统的倍率色差图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1至图2所示，其为本发明提供的五片式车载投影灯光学系统的结构示意图。所述五片式车载投影灯光学系统包括一个用于输出影像的作为物方的投影底片1，一个作为像方的投影区2，一个透镜组10，一个设置在所述透镜组10内且用于限制成像光束口径大小的光阑20、以及一个设置在所述透镜组10与所述投影底片1之间的盖玻璃30。所述五片式车载投影灯光学系统还包括其他的一些功能模块，如组装组件，电气组件等等，其应当为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。

所述投影底片1为影像输出方，使用时光源穿过所述投影底片1，将所述投影底片1的图案投影到所述透镜组10上，所述投影底片1为一种现有技术，在此不再赘述。

所述投影区2为所述透镜组10输出图像的区域，其为一种现有技术，在此不再赘述。

所述透镜组10从像方到物方依次包括五个透镜，依次为一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第一透镜11、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第二透镜12、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第三透镜13、一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第四透镜14、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第五透镜15。所述第一透镜11和所述第三透镜13皆为非球面透镜，所述第四透镜14与所述第五透镜15胶合在一起，所述投影底片1设置在所述五透镜15远离所述第四透镜14的一侧，所述投影区2在所述第一透镜11背向所述第二透镜12的一侧。光线依次从所述第五透镜15、所述第四透镜14、所述第三透镜13、所述第二透镜12、以及所述第一透镜11穿过，并在所述投影区2内进行投影。所述透镜组10应当满足的关系式：

1.2<f<f3<32.5<f3<f2<6.5

其中：f为整个所述透镜组的焦距，

f2为所述第二透镜的焦距，

f3为所述第三透镜的焦距。

满足上述公式，即可使投影灯安装所述透镜组10在1m的距离可投影出未安装所述透镜组10时3.5m的投影效果，增大了投影角度，使投影画面增加，便于使用者观赏。另外，所述第一透镜11、所述第二透镜12、所述第三透镜13、所述第四透镜14、以及所述第五透镜15皆由玻璃制成，从而在使用过程中投影效果稳定，且可以增加透镜的寿命。所述第一透镜11和所述第三透镜13皆为非球面透镜，所述第一透镜11用于消除畸变，所述第三透镜13用于消除球差、慧差、以及影响分辨率的像差。而且所述第一透镜11与所述第三透镜13采用非球面透镜，减少了整个所述透镜组10中使用透镜的数量，从而使整个产品结构紧凑，缩小了占用空间，安装时方便。另外，所述第四透镜14与所述第五透镜15胶合在一起，形成一个胶合镜片。所述第四透镜14与所述第五透镜15均有较高的折射率，即入射光穿过所述第四透镜14与所述第五透镜15时，所述第四透镜14与所述第五透镜15均使入射光发生折射能力强。并且所述第四透镜14与所述第五透镜15产生的倍率色差相互抵消，从而所述第四透镜14与所述第五透镜15胶合在一起时可有效消除倍率色差。所述第一透镜11的物侧面为凹面，像侧面为凸面。所述第二透镜12的物侧面为凸面，像侧面为凸面。所述第三透镜13的物侧面为凸面，像侧面凸面。所述第四透镜14的物侧面为凹面，所述第四透镜14的像侧面为凹面。所述第五透镜15的物侧面为凸面，所述第五透镜15的像侧面为凸面。所述第四透镜14的物侧面的弧度与所述第五透镜15的像侧面的弧度相同，以使所述第四透镜14与所述第五透镜15紧密的吻合在一起。在第一实施例中，所述第一透镜11的焦距为-2.143mm，所述第二透镜12的焦距为6.1mm，所述第三透镜13的焦距为2.65mm，所述第四透镜14的焦距为-21.43mm，所述第五透镜15的焦距为15.23mm，所述第四透镜14和所述第五透镜15胶合在一起的焦距为18.28mm，整个所述透镜组的焦距为1.232mm，光圈fno＝2.2。

所述透镜组10还满足表1与表2所要求的参数

表1为透镜组为各个透镜的物理参数

表2为透镜组为透镜中的非球面系数

非球面透镜的面形由以下公式决定

非球面公式

curv为顶点曲率，y为非球面上任一点到光轴的高度，k为锥形常数，(a)y²、(b)y⁴、(c)y⁶…皆为非球面系数，如在表2中s1中的coefficientonr^4＝-0.0038396672与(b)y⁴对应、coefficientonr^6＝0.00021563062与(c)y⁶对应，依次类推。在非球面公式中的非球面系数与表2中非球面系数无对应数，则该非球面系数为0。

所述光阑20是指在光学系统中对光束起着限制作用的实体。所述光阑20可以是透镜的边缘、框架或特别设置的带孔屏，其作用可分两方面,限制光束或限制视场大小，其为一种现有技术。本实施例所述光阑20为视场光阑或孔径光阑。所述光阑20设置在所述第二透镜12和所述第三透镜13之间，将从所述第三透镜13到所述第二透镜12的光束进行限制。所述光阑20有助于校正场曲、像散。

所述盖玻璃30设置在所述第五透镜15与所述投影底片1之间。所述盖玻璃30不仅将所述盖玻璃30和所述投影底片1分离开，所述盖玻璃30还保护了所述投影底片1。

图3为第一实施的场曲图。图4为第一实施的畸变图，畸变图显示了所述透镜组10畸变很小，光学畸变<10％，从而减少投影画面形状失真度。图5为第一实施的倍率色差图可看出所述透镜组10倍率色差得到校正，从而消除投影画面颜色失真。

如图6为本发明的第二实施例的结构示意图，其包括一个用于输出影像的作为物方的投影底片3，以及一个作为像方的投影区4，一个透镜组40，一个设置在所述透镜组40内且用于限制成像光束口径大小的光阑50、以及一个设置在所述透镜组40与所述投影底片3之间的盖玻璃60。所述投影底片3、投影区4、所述光阑50、以及所述盖玻璃60皆与第一实施例中的所述投影底片1、投影区4、所述光阑20、以及所述盖玻璃30相同，在此不再赘述。所述透镜组40从像方到物方依次包括五个透镜，依次为一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第一透镜41、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第二透镜42、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第三透镜43、一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第四透镜44、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第五透镜45。所述第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43、第四透镜44、第五透镜45之间满足的公式与第一实施例中所述第一透镜11、所述第二透镜12、所述第三透镜13、所述第四透镜14、以及所述第五透镜15之间满足的公式相同。所述第一透镜41和所述第三透镜43皆为非球面透镜，所述第四透镜44与所述第五透镜45胶合在一起。所述第一透镜41的物侧面为凹面，像侧面为凸面。所述第二透镜42的物侧面为凸面，像侧面为凸面。所述第三透镜43的物侧面为凸面，像侧面凸面。所述第四透镜44的物侧面为凹面，所述第四透镜44的像侧面为凸面。所述第五透镜45的物侧面为凸面，所述第五透镜45的像侧面为凸面。所述第一透镜41的焦距为-2.255mm，所述第二透镜42的焦距为5.831mm，所述第三透镜43的焦距为2.780mm，所述第四透镜44的焦距为-44.54mm，所述第五透镜45的焦距为21.037mm，所述第四透镜44和所述第五透镜45胶合在一起的焦距为14.076mm，整个所述透镜组40的焦距为1.245mm，光圈fno＝2.2。

所述透镜组40还满足表3与表4所要求的参数

表3为透镜组为各个透镜的物理参数

表4为透镜组为透镜中的非球面系数

表4与表2所满足的公式相同，其公式的算法均匀表2相同。

图7为第二实施的场曲图。图8为第二实施的畸变图。图9为第二实施的倍率色差图。图8中畸变图显示了所述透镜组40畸变很小，减少了投影画面形状失真度。图9的倍率色差图可看出所述透镜组40倍率色差得到校正，从而消除投影画面颜色失真。

与现有技术相比，本发明提供的五片式车载投影灯光学系统通过所述透镜组10将所述投影底片1的图案投影到投影区域2内。所述透镜组10从像方到物方依次包括五个透镜，依次为一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第一透镜11、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第二透镜12、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第三透镜13、一个对光线具有发散作用且为负光焦度的第四透镜14、一个对光线具有汇聚作用且为正光焦度的第五透镜15。所述透镜10满足的关系式为：1.2<f<f3<32.5<f3<f2<6.5，其中：f为整个所述透镜组的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，从而投影灯安装所述透镜组10可在1m的距离投影出未安装所述透镜组10时3.5m的投影效果，增大了投影角度，使投影画面增加，便于使用者观赏。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。