投影镜头、投影装置及车辆的制作方法

本技术涉及投影显示，特别涉及一种投影镜头、投影装置及车辆。

背景技术：

1、随着显示技术的不断发展，投影显示已被广泛的应用于日常生活中，例如常见的投影仪、多媒体投影设备等。而在车辆等运输设备中，投影显示技术的应用也日益受到关注，例如，装载于车辆内部的抬头显示投影装置，车辆上设置的同时具有照明、信号指示功能以及多像素、智慧投影功能的智能车灯等。

2、微型发光二极管(light-emitting diode，简称micro led)投影显示技术，具有结构简单以及低廉成本的优点。其投影显示装置包括micro led显示芯片和投影镜头，其中，micro led显示芯片指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的led阵列，可以对芯片上每一个独立的微结构区域进行独立开关、电流调节的功能，实现了光源与投影芯片功能的集合，也即micro led显示芯片作为光源和图像发生模块使用，显著的简化了显示系统结构，降低了成本。通过micro led显示芯片形成的显示图像经过投影镜头投射至投影位置上，以实现投影显示。

3、而为满足对投影装置明亮度的需求，可以提升对发光能量的利用率和输出功率，因此亟需一种能够适用于微型发光二极管显示技术，且具有大光圈设计的投影镜头以提升光通量，能够使更多的光经过投影镜头投射至投影位置，提升投影装置的亮度性能。

技术实现思路

1、本技术提供一种投影镜头、投影装置及车辆，投影镜头能够很好的匹配微型发光二极管显示芯片，且具有大的光圈和高光通量，有利于提升对发光能量的利用率和输出功率，满足对投影装置高明亮度的要求。

2、本技术的第一方面提供一种投影镜头，包括第一镜片组，第一镜片组包括第一镜片和第二镜片，投影镜头还包括第三镜片和第二镜片组，第二镜片组包括一个或多个第四镜片，沿着光轴的方向从投影侧至像元侧，第一镜片、第二镜片、第三镜片和第二镜片组的第四镜片依次排列；

3、第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：2≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥5；

4、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥0.8，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥0.8，且第三镜片的焦距f3和第二镜片组的焦距f4满足条件式：f3>f4。通过使第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片满足上述条件式而架构形成的投影镜头，具有小的光圈数f#，可以实现大光圈的设计，增大投影镜头的光通量，适用于投影装置中，能够提高对发光能量的利用率和输出功率，提升投影装置的明亮度。

5、此外，投影镜头仅通过第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片实现了大光圈设计，投影镜头可以为四片式镜片架构，镜片较少，结构简单、体积较小且成本较低。而投影装置的图像显示模块为微型发光二极管显示芯片时，由于芯片自身的内部独立微结构开关数量相对较少，显示像素相对较低，结构简单的投影镜头其像素相对较低，能够很好的匹配像素要求相对较低的微型发光二极管显示芯片，满足投影图像的变化需求，使投影镜头兼具大光圈、小体积、低成本且适配较低像素图像显示模块的设计。

6、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.9≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥6；

7、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥0.9，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.4≥f4/efl≥0.8。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，提升对发光能量的利用率和输出率。

8、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.8≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥6；

9、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥1.0，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.3≥f4/efl≥0.8。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，提升对发光能量的利用率和输出率。

10、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.7≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥7.5；

11、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥1.2，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.2≥f4/efl≥0.8。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

12、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.6≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥8；

13、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥1.1，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.0≥f4/efl≥0.8。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

14、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.4≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥8.9；

15、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥1.3，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥1.0。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

16、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.5≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥10.6；

17、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.4≥f3/efl≥0.8，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥0.9。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

18、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.9≥|f1/f2|≥1.3，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥9；

19、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.2≥f3/efl≥0.8，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥1.1。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

20、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.9≥|f1/f2|≥1.4，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥11.1；

21、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.3≥f3/efl≥0.8，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥1.0。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

22、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.9≥|f1/f2|≥1.5，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥12；

23、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.1≥f3/efl≥0.8，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥1.2。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

24、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.9≥|f1/f2|≥1.6，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥14；

25、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.0≥f3/efl≥0.8，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥1.3。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

26、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.8≥|f1/f2|≥1.4，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥15；

27、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.3≥f3/efl≥0.9，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.3≥f4/efl≥0.8。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

28、在一种可能的实现方式中，第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：1.7≥|f1/f2|≥1.5，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥13.6；

29、第三镜片的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.2≥f3/efl≥1.0，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.4≥f4/efl≥1.1。优化投影镜头的架构，进一步有利于增大光圈，使投影镜头具有更高的光能量利用率和输出率。

30、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光圈数#f满足条件式：0.6≤f#≤1.0，光圈数f#较小，满足了投影镜头大光圈的设计需求。

31、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光圈数#f满足条件式：0.6≤f#≤0.8。进一步优化光圈数，更好的满足大光圈设计需求。

32、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光圈数0.6≤f#≤0.7，实现投影镜头的超大光圈设计，显著增大投影镜头的光通量。

33、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光学总长ttl和投影镜头的焦距efl满足条件式：2.5≥ttl/efl≥1.5，这样使投影镜头具有较小的光学总长，也就减小了投影镜头的总长度，有利于实现投影镜头的小体积设计。

34、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光学总长ttl和投影镜头的焦距efl满足条件式：2.3≥ttl/efl≥1.5。进一步减小投影镜头的长度，满足投影镜头的小体积设计。

35、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光学总长ttl和投影镜头的焦距efl满足条件式：2.0≥ttl/efl≥1.5。进一步减小投影镜头的长度，满足投影镜头的小体积设计

36、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光学总长ttl和投影镜头的焦距efl满足条件式：2.5≥ttl/efl≥1.9。进一步减小投影镜头的长度，满足投影镜头的小体积设计

37、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光学总长ttl和投影镜头的焦距efl满足条件式：2.5≥ttl/efl≥2.1。进一步减小投影镜头的长度，满足投影镜头的小体积设计

38、在一种可能的实现方式中，投影镜头的光学总长ttl和投影镜头的焦距efl满足条件式：2.4≥ttl/efl≥1.7。进一步减小投影镜头的长度，满足投影镜头的小体积设计

39、在一种可能的实现方式中，投影镜头的后焦长度bfl和投影镜头的半像高满足条件式：1.4≥bfl/ih≥0.6，这样在保证投影镜头具有较小的总长度的前提下，可以使投影镜头具有较大的半像高，实现投影镜头的大靶面设计，有利于发光面积的增大，从而能够提高投影装置的发光功率，进一步提升投影装置的明亮度。

40、在一种可能的实现方式中，投影镜头的后焦长度bfl和投影镜头的半像高满足条件式：1.4≥bfl/ih≥0.8。进一步增大半像高，满足投影镜头的大靶面设计需求，更有效的提升投影装置的发光功率。

41、在一种可能的实现方式中，投影镜头的后焦长度bfl和投影镜头的半像高满足条件式：1.4≥bfl/ih≥1.1。进一步增大半像高，满足投影镜头的大靶面设计需求，更有效的提升投影装置的发光功率。

42、在一种可能的实现方式中，投影镜头的后焦长度bfl和投影镜头的半像高满足条件式：1.2≥bfl/ih≥0.6。进一步增大半像高，满足投影镜头的大靶面设计需求，更有效的提升投影装置的发光功率。

43、在一种可能的实现方式中，投影镜头的后焦长度bfl和投影镜头的半像高满足条件式：1.3≥bfl/ih≥0.6。进一步增大半像高，满足投影镜头的大靶面设计需求，更有效的提升投影装置的发光功率。

44、在一种可能的实现方式中，投影镜头的后焦长度bfl和投影镜头的半像高满足条件式：1.2≥bfl/ih≥0.7。进一步增大半像高，满足投影镜头的大靶面设计需求，更有效的提升投影装置的发光功率。

45、在一种可能的实现方式中，第一镜片的阿贝数vd1满足条件式：vd1≥52，第二镜片的阿贝数vd2满足条件式：vd2≤30，且第一镜片的阿贝数vd1和第二镜片的阿贝数vd2满足条件式：vd1/vd2≥1.8。也就是说，第一镜片的阿贝数大于第二镜片的阿贝数，且第一镜片为高阿贝数的镜片，第二镜片为低阿贝数的镜片，第一镜片和第二镜片在色散能力方面能够进行互补平衡，有利于减小或消除成像色差，进一步提升投影镜头的成像质量。

46、在一种可能的实现方式中，第一镜片的阿贝数vd1满足条件式：vd1≥54，第二镜片的阿贝数vd2满足条件式：vd2≤20，且第一镜片的阿贝数vd1和第二镜片的阿贝数vd2满足条件式：vd1/vd2≥2.7。优化第一镜片和第二镜片，进一步减小或消除成像色差，使投影镜头具有更好的成像质量。

47、在一种可能的实现方式中，第一镜片的阿贝数vd1满足条件式：vd1≥56，第二镜片的阿贝数vd2满足条件式：vd2≤24，且第一镜片的阿贝数vd1和第二镜片的阿贝数vd2满足条件式：vd1/vd2≥2.3。优化第一镜片和第二镜片，进一步减小或消除成像色差，使投影镜头具有更好的成像质量。

48、在一种可能的实现方式中，第一镜片和第二镜片为塑胶镜片，第三镜片和第四镜片为玻璃镜片。在保证投影镜头的光学性能的条件下，使部分镜片为塑胶镜片，有利于进一步降低投影镜头的成本。此外，使用玻璃镜片和塑胶镜片架构的投影镜头，可以利用玻璃镜片的折射率温度系数和塑胶镜片的折射率温度系数搭配，实现相互补偿，有利于减小投影镜头的热差，实现投影镜头的消热差设计，使投影镜头可以适用于高低温的环境，保证在不同温度环境场景中投影镜头性能的稳定性和可靠性。

49、而且，相对远离图像显示模块的第一镜片和第二镜片为塑胶镜片，能够减小图像显示模块在运行时产生的热对塑胶镜片的影响，有利于进一步提升投影镜头的可靠性。

50、在一种可能的实现方式中，第一镜片和第二镜片为非球面镜片，第三镜片和第四镜片为球面镜片，也即玻璃镜片为球面镜片，具有更低的成本。而塑胶镜片为非球面镜片，与球面镜片搭配能够保证大光圈的设计，同时也能够减小或消除球面镜片引入的球面像差，保证投影镜头的成像性能，实现兼顾高可靠性和低成本设计。

51、在一种可能的实现方式中，第一镜片具有正光焦度，第二镜片具有负光焦度，第三镜片具有正光焦度，第四镜片具有正光焦度，合理的分配了光焦度，有利于减小像差，提升投影镜头的成像质量。

52、在一种可能的实现方式中，第一镜片面向投影侧的一面至少与光轴对应的部分为凸面，第一镜片面向像元侧的一面至少与光轴对应的部分为凸面。

53、第二镜片面向投影侧的一面至少与光轴对应的部分为凸面，第二镜片面向像元侧的一面至少与光轴对应的部分为凹面。

54、第三镜片面向投影侧的一面至少与光轴对应的部分为凹面，第三镜片面向像元侧的一面至少与光轴对应的部分为凸面。

55、第四镜片面向投影侧的一面至少与光轴对应的部分为凸面，第四镜片面向像元侧的一面至少与光轴对应的部分为凹面。这样可以合理的分配投影镜头中各镜片的形状及光焦度，便于加工组装实现，而且也有利于减小像差，提升投影镜头的成像质量。

56、在一种可能的实现方式中，投影镜头还包括光阑，光阑位于第二镜片和第三镜片之间，光阑可以起到调节光线强弱的作用，以实现对光通量的进一步调节。

57、本技术的第二方面提供一种投影镜头，包括第一镜片组和第三镜片组，第一镜片组包括第一镜片和第二镜片，第三镜片组包括多个第三镜片，投影镜头还包括第四镜片，沿着光轴的方向从投影侧至像元侧，第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片依次排列；

58、第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：2≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥5；

59、第三镜片组的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥0.8，第四镜片的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥0.8，且第三镜片组的焦距f3和第四镜片的焦距f4满足条件式：f3>f4。也能够实现投影镜头兼具大光圈、小体积、低成本且适配较低像素图像显示模块的设计，在提升成像质量的条件下降低成本。

60、本技术的第三方面提供的一种投影镜头，包括第一镜片组、第三镜片组和第二镜片组，第一镜片组包括第一镜片和第二镜片，第三镜片组包括多个第三镜片，第二镜片组包括多个第四镜片，沿光轴的方向从投影侧至像元侧，第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片依次排列；

61、第一镜片的焦距f1和第二镜片的焦距f2满足条件式：2≥|f1/f2|≥1.2，第一镜片组的焦距f12和投影镜头的焦距efl满足条件式：f12/efl≥5；

62、第三镜片组的焦距f3和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f3/efl≥0.8，第二镜片组的焦距f4和投影镜头的焦距efl满足条件式：1.5≥f4/efl≥0.8，且第三镜片组的焦距f3和第二镜片组的焦距f4满足条件式：f3>f4。也能够实现投影镜头兼具大光圈、小体积、低成本且适配较低像素图像显示模块的设计，在提升成像质量的条件下降低成本。

63、本技术的第四方面提供一种投影装置，至少包括图像显示模块和上述的投影镜头。

64、图像显示模块的投影面与投影镜头最靠近像元侧的第四镜片相对，图像显示模块被配置为形成显示图像，并将显示图像经过投影面传输至投影镜头。通过包括投影镜头，投影镜头兼具大光圈、适配较低像素图像显示模块以及低成本的特性，有利于提升投影装置对图像显示模块的发光能量的利用率和输出功率，从而提升投影装置的明亮度。此外，投影镜头和图像显示模块具有很好的适配度，在保证投影装置性能的条件下，降低了投影装置的成本。

65、在一种可能的实现方式中，图像显示模块包括芯片和在芯片上阵列分布的多个微型发光二极管，实现了光源和投影芯片的集成，简化了投影装置的结构，且能够很好的与投影镜头适配。

66、本技术的第五方面提供一种车辆，至少包括车体和上述投影装置，投影装置设置在车体上。