投影镜头的制作方法

1.本技术涉及光学器件领域，具体涉及一种四片式投影镜头。


背景技术：

2.随着科技日新月异的发展，投影镜头的应用呈现多样化，投影镜头应用环境的多样化需求迫使投影镜头在多样化的应用环境中保持稳定的性能和成像质量。
3.在四片式投影镜头的常规设计过程中，为了使得四片式投影镜头同时具有良好的成像质量以及优质的画面，不仅需要规避杂散光，还需要提高镜头的组立稳定性，因此，如何设置各透镜与隔离件的排布关系，以及隔离件的内外径，以改善杂散光并提高镜头的组立稳定性，成为本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了可至少解决或部分解决现有技术中存在的至少一个问题或者其它问题的投影镜头。
5.本技术的一方面提供了这样一种投影镜头，其包括镜筒以及置于镜筒内的四片式成像透镜组和多个隔离件，四片式成像透镜组包括沿光轴从成像侧至像源侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；多个隔离件包括第一隔离件、第二隔离件和第三隔离件，第一隔离件设置于第一透镜的像源侧表面并与第一透镜的像源侧表面接触，第二隔离件设置于第二透镜的像源侧表面并与第二透镜的像源侧表面接触，第三隔离件设置于第三透镜的像源侧表面并与第三透镜的像源侧表面接触；其中，第二透镜的像源侧表面的曲率半径r4、第三透镜的成像侧表面的曲率半径r5与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔ep23满足：9.0《|(r4-r5)/ep23|《28.0，以及第三透镜的像源侧表面的曲率半径r6、第四透镜的成像侧表面的曲率半径r7、第三隔离件的成像侧表面的内径d3s与第三隔离件的像源侧表面的内径d3m满足：2.0《r6/d3s+r7/d3m《6.0。
6.根据本技术的一个示例性实施方式，第一透镜和第二透镜具有正负相异的光焦度。
7.根据本技术的一个示例性实施方式，投影镜头的入瞳直径epd、镜筒的成像侧表面的内径d0s与镜筒的像源侧表面的内径d0m满足：2.0《epd/(d0m-d0s)《5.5。
8.根据本技术的一个示例性实施方式，第一透镜为玻璃镜片，第一透镜的折射率小于1.53。
9.根据本技术的一个示例性实施方式，第一隔离件的成像侧表面的内径d1s、第二隔离件的成像侧表面的内径d2s、第一透镜的折射率n1与第二透镜的折射率n2满足：-8.0mm《(d2s-d1s)/(n2-n1)《5.5mm。
10.根据本技术的一个示例性实施方式，第一透镜的有效焦距f1、第二透镜的有效焦距f2、第三透镜的有效焦距f3与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔ep23满足：-12.0《(f1+f2+f3)/ep23《-3.5。
11.根据本技术的一个示例性实施方式，第一隔离件的最大厚度cp1、第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔t12、第二隔离件的最大厚度cp2与第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔t23满足：0《cp1/t12+cp2/t23《8.0。
12.根据本技术的一个示例性实施方式，投影镜头的总有效焦距f、第一隔离件的像源侧表面的外径d1m与第三隔离件的像源侧表面的外径d3m满足：3.5《|f/(d3m-d1m)|《20.0。
13.根据本技术的一个示例性实施方式，镜筒在光轴所在方向上的长度l与投影镜头的总有效焦距f满足：l/f《1.0。
14.根据本技术的一个示例性实施方式，第一透镜的成像侧表面的曲率半径r1、第一透镜的像源侧表面的曲率半径r2、镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔ep01与第一透镜的折射率n1满足：8.5《(r1-r2)/(ep01
×
n1)《44.5。
15.根据本技术的一个示例性实施方式，镜筒的成像侧表面的内径d0s、镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔ep01与第一透镜在光轴上的中心厚度ct1满足：2.0mm《(d0s
×
ct1)/ep01《5.0mm。
16.根据本技术的一个示例性实施方式，第三透镜的成像侧表面的曲率半径r5、第四透镜的成像侧表面的曲率半径r7与第三隔离件的成像侧表面的内径d3s满足：-16.0《(r5+r7)/d3s《11.5。
17.根据本技术的一个示例性实施方式，第二透镜的有效焦距f2、第三透镜的有效焦距f3、第一隔离件和第二隔离件沿光轴的间隔ep12与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔ep23满足：-20.0《|f3|/ep23+f2/ep12《-6.5。
18.根据本技术的一个示例性实施方式，第一隔离件的成像侧表面的内径d1s、第一隔离件的像源侧表面的内径d1m、第一透镜的像源侧表面的曲率半径r2与第二透镜的成像侧表面的曲率半径r3满足：-39.5《(d1s
×
r2)/(d1m
×
r3)《-8.5。
19.本技术为四片式投影镜头，投影镜头成像时光线经过第四透镜像源侧到达第一透镜成像侧并最后成像于投影面上，通过对第二透镜、第三透镜和第四透镜成像侧或像源侧曲率半径的控制，三片透镜的形状得到有效限制的同时对第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔以及第三隔离件的成像侧表面和像源侧表面的内径进行控制，避免因第二透镜、第三透镜和第四透镜的光轴区域形状趋于极限工艺所导致的透镜的成型较差以及影响面型等参数的问题，并约束投影镜头中的靠近像源侧的透镜(如第三透镜)的边缘厚度和合理设置第三隔离件的内径，使得第三隔离件两侧的透镜可以很好与之承靠，有利于提升投影镜头的稳定性以及组立过程的良率，使投影镜头获得良好的成像质量。
附图说明
20.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，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1示出了根据本技术的投影镜头的结构示意图；
22.图2示出了根据本技术第一实施方式的实施例1的投影镜头的结构示意图；
23.图3示出了根据本技术第一实施方式的实施例2的投影镜头的结构示意图；
24.图4示出了根据本技术第一实施方式的实施例3的投影镜头的结构示意图；
25.图5a至图5d分别示出了根据本技术第一实施方式的投影镜头的轴上色差曲线、象
散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
26.图6示出了根据本技术第二实施方式的实施例1的投影镜头的结构示意图；
27.图7示出了根据本技术第二实施方式的实施例2的投影镜头的结构示意图；
28.图8示出了根据本技术第二实施方式的实施例3的投影镜头的结构示意图；
29.图9a至图9d分别示出了根据本技术第二实施方式的投影镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；
30.图10示出了根据本技术第三实施方式的实施例1的投影镜头的结构示意图；
31.图11示出了根据本技术第三实施方式的实施例2的投影镜头的结构示意图；
32.图12示出了根据本技术第三实施方式的实施例3的投影镜头的结构示意图；以及
33.图13a至图13d分别示出了根据本技术第三实施方式的投影镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线。
具体实施方式
34.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
35.应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本技术的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
36.在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示出的球面或非球面的形状通过实例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
37.在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。在投影镜头应用于例如ar、vr设备时，每个透镜最靠近人眼一侧的表面称为该透镜的成像侧表面，每个透镜最靠近像源侧的表面称为该透镜的像源侧表面。
38.还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
39.除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过于形式化意义解释，除非本文中明确如此限定。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
41.图1示出了根据本技术示例性实施方式的投影镜头的结构排布图以及部分参数的示意图。本领域的技术人员应当理解，一些领域经常用到的参数例如第二隔离件的最大厚
度cp2未在图1中示出。图1仅示例性示出了本技术的投影镜头的镜筒以及隔离件的部分参数，以便于更好地理解本技术，如图1所示，d1s表示第一隔离件的成像侧表面的内径，d1m表示第一隔离件的像源侧表面的内径，d1m表示第一隔离件的像源侧表面的外径，d2s表示第二隔离件的成像侧表面的内径，d3s表示第三隔离件的成像侧表面的内径，d3m表示第三隔离件的像源侧表面的内径，d3m表示第三隔离件的像源侧表面的外径，d0s表示镜筒的成像侧表面的内径，d0m表示镜筒的像源侧表面的内径，ep01表示镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔，cp1表示第一隔离件的最大厚度，ep12表示第一隔离件和第二隔离件沿光轴的间隔，cp2表示第二隔离件的最大厚度，ep23表示第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔，l表示镜筒在光轴所在方向上的长度。
42.以下对本技术的特征、原理和其他方面进行详细描述。
43.如图2至图4、图6至图8以及图10至图12所示，根据本技术示例性实施方式的投影镜头可包括镜筒以及置于镜筒内的四片式成像透镜组，四片式成像透镜组可包括沿着光轴由成像侧至像源侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。在第一透镜至第四透镜中，任意相邻两透镜之间均可具有空气间隔。
44.投影镜头还可以包括置于镜筒内的多个隔离件，多个隔离件包括第一隔离件、第二隔离件和第三隔离件，第一隔离件设置于第一透镜的像源侧表面并与第一透镜的像源侧表面部分接触，第二隔离件设置于第二透镜的像源侧表面并与第二透镜的像源侧表面部分接触，第三隔离件设置于第三透镜的像源侧表面并与第三透镜的像源侧表面部分接触。合理使用隔离件能够有效规避杂光风险，减少对像质的干扰，进而提升投影镜头的成像质量。
45.在示例中，第二透镜的像源侧表面的曲率半径r4、第三透镜的成像侧表面的曲率半径r5与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔ep23可以满足：9.0《|(r4-r5)/ep23|《28.0；以及第三透镜的像源侧表面的曲率半径r6、第四透镜的成像侧表面的曲率半径r7、第三隔离件的成像侧表面的内径d3s与第三隔离件的像源侧表面的内径d3m可以满足：2.0《r6/d3s+r7/d3m《6.0。本技术的投影镜头为四片式投影镜头，投影镜头成像时光线经过第四透镜像源侧到达第一透镜成像侧并最后成像于投影面上，通过控制第二透镜的像源侧表面的曲率半径、第三透镜的成像侧表面和像源侧表面的曲率半径、第四透镜的成像侧表面的曲率半径、第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔以及第三隔离件的成像侧表面和像源侧表面的内径之间的相互关系，能够在对第二透镜、第三透镜和第四透镜的形状有效限制的同时对第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔以及第三隔离件的成像侧表面和像源侧表面的内径进行控制，避免因第二透镜、第三透镜和第四透镜的光轴区域形状趋于极限工艺所导致的透镜的成型较差以及影响面型等参数的问题，并约束投影镜头中的靠近像源侧的透镜(如第三透镜)的边缘厚度和合理设置第三隔离件的内径，使得第三隔离件两侧的透镜可以很好与之承靠，有利于提升投影镜头的稳定性以及组立过程的良率，使投影镜头获得良好的成像质量。
46.在示例性实施方式中，第一透镜和第二透镜可具有正负相异的光焦度。例如，第一透镜可具有正光焦度，第二透镜可具有负光焦度。通过控制第一透镜和第二透镜具有正负相异的光焦度，能够有效约束第一透镜和第二透镜的组合光焦度，有利于减小投影镜头的球差以及畸变。
47.在示例性实施方式中，投影镜头的入瞳直径epd、镜筒的成像侧表面的内径d0s与
镜筒的像源侧表面的内径d0m可以满足：2.0《epd/(d0m-d0s)《5.5。通过控制投影镜头的入瞳直径、镜筒的成像侧表面的内径与镜筒的像源侧表面的内径之间的相互关系，能够在使得投影镜头的入瞳直径处于合理区间的同时对镜筒的成像侧表面、像源侧表面的内径进行控制，在投影镜头的投影过程中，使通过入瞳直径的现象，经过镜筒的像源侧表面后等比例变小，再通过投影镜头的内部光学结构，最后经过镜筒的成像侧表面并在投影面上产生对应的等比例缩小现象，有效保证入瞳现象的完整性，减少投影画面的损失。
48.在示例性实施方式中，第一透镜可为玻璃镜片，第一透镜的折射率可小于1.53。通过控制第一透镜为玻璃镜片且第一透镜的折射率小于1.53，有利于矫正投影镜头的温漂，并减小投影镜头的色散。
49.在示例性实施方式中，第一隔离件的成像侧表面的内径d1s、第二隔离件的成像侧表面的内径d2s、第一透镜的折射率n1与第二透镜的折射率n2可以满足：-8.0mm《(d2s-d1s)/(n2-n1)《5.5mm。通过控制第一隔离件的成像侧表面的内径、第二隔离件的成像侧表面的内径、第一透镜的折射率与第二透镜的折射率之间的相互关系，能够在使得第一隔离件、第二隔离件的成像侧表面的内径处于合理区间的同时对第一透镜、第二透镜的折射率进行控制，避免因折射率过大所导致的透镜的结构过薄以及透镜产生较大的色散等问题，减小透镜的成型难度，并提升投影镜头的组立良率以及成像质量。
50.在示例性实施方式中，第一透镜的有效焦距f1、第二透镜的有效焦距f2、第三透镜的有效焦距f3与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔ep23可以满足：-12.0《(f1+f2+f3)/ep23《-3.5。通过控制第一透镜的有效焦距、第二透镜的有效焦距、第三透镜的有效焦距与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔之间的相互关系，能够在使得第一透镜、第二透镜和第三透镜的有效焦距处于合理区间的同时对第二隔离件和第三间隔件沿光轴的间隔进行控制，避免因透镜的有效焦距过大所导致的投影镜头的总有效焦距超出整体调焦范围，进而无法在投影面上投影出清晰的画面的问题，并可利用第二隔离件和第三隔离件阻拦多余的光线，改善投影镜头的杂光现象。
51.在示例性实施方式中，第一隔离件的最大厚度cp1、第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔t12、第二隔离件的最大厚度cp2与第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔t23可以满足：0《cp1/t12+cp2/t23《8.0。通过控制第一隔离件的最大厚度、第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔、第二隔离件的最大厚度与第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔之间的相互关系，能够使得第一隔离件、第二隔离件的最大厚度处于合理区间内，避免因第一隔离件的厚度过小所导致的第一透镜与第二透镜在组装时产生干涉的问题，提升投影镜头的成像质量及性能，还可避免因第二隔离件的厚度过小所导致的第二隔离件在组立过程中产生较大的形变的问题，提升投影镜头的良率及成像质量。
52.在示例性实施方式中，投影镜头的总有效焦距f、第一隔离件的像源侧表面的外径d1m与第三隔离件的像源侧表面的外径d3m可以满足：3.5《|f/(d3m-d1m)|《20.0。通过控制投影镜头的总有效焦距、第一隔离件的像源侧表面的外径与第三隔离件的像源侧表面的外径之间的相互关系，能够在使得第一隔离件、第三隔离件的像源侧表面的外径处于合理区间的同时对投影镜头的总有效焦距进行控制，避免因投影镜头的总有效焦距过大所导致的成像变大，进而减少成像的物体，降低画面清晰度的问题，或者，避免因投影镜头的总有效焦距过小所导致的成像变小，进而产生严重的渐晕，降低像差边缘的照度，影响投影镜头的
成像质量的问题。
53.在示例性实施方式中，镜筒在光轴所在方向上的长度l与投影镜头的总有效焦距f可以满足：l/f《1.0。通过控制镜筒在光轴所在方向上的长度与投影镜头的总有效焦距之间的相互关系，能够在使得镜筒在光轴所在方向上的长度处于合理区间的同时对投影镜头的总有效焦距进行约束，减小投影镜头以及包含有该投影镜头的投影设备的体积，还可避免因投影镜头的总有效焦距过大所导致的投影设备需远离投影面的问题。
54.在示例性实施方式中，第一透镜的成像侧表面的曲率半径r1、第一透镜的像源侧表面的曲率半径r2、镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔ep01与第一透镜的折射率n1可以满足：8.5《(r1-r2)/(ep01
×
n1)《44.5。通过控制第一透镜的成像侧表面的曲率半径、第一透镜的像源侧表面的曲率半径、镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔与第一透镜的折射率之间的相互关系，能够在使得第一透镜的成像侧表面、像源侧表面的曲率半径处于合理区间的同时对镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔以及第一透镜的折射率进行约束，在第一透镜为玻璃镜片的基础上，有效控制第一透镜的整体结构，并保证第一透镜的边缘厚度，从而降低第一透镜的加工难度，提升第一透镜的生产良率。
55.在示例性实施方式中，镜筒的成像侧表面的内径d0s、镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔ep01与第一透镜在光轴上的中心厚度ct1可以满足：2.0mm《(d0s
×
ct1)/ep01《5.0mm。通过控制镜筒的成像侧表面的内径、镜筒的成像侧表面和第一隔离件沿光轴的间隔与第一透镜在光轴上的中心厚度之间的相互关系，能够在使得第一透镜的边缘厚度及中心厚度处于合理区间的同时对镜筒的成像侧表面的内径进行约束，并将第一透镜承靠镜筒的厚度限制在一定范围内，同时还可保证投影面具有较大的进光区域，避免因镜筒的成像侧表面的内径过小所导致的进光区域过小，进而导致投影画面缺失，影响投影镜头的成像质量的问题。
56.在示例性实施方式中，第三透镜的成像侧表面的曲率半径r5、第四透镜的成像侧表面的曲率半径r7与第三隔离件的成像侧表面的内径d3s可满足：-16.0《(r5+r7)/d3s《11.5。通过控制第三透镜的成像侧表面的曲率半径、第四透镜的成像侧表面的曲率半径与第三隔离件的成像侧表面的内径之间的相互关系，能够在控制第三透镜、第四透镜的弯曲程度的同时将第三隔离件的成像侧表面的内径限制在一定范围内，避免因透镜过凸所导致透镜的中心厚度过大、厚薄比增大以及成型困难的问题，还可避免因透镜过凹所导致的透镜的中心厚度过小、成型困难以及在组立过程中产生较大的形变等问题，提升投影镜头的生产良率。
57.在示例性实施方式中，第二透镜的有效焦距f2、第三透镜的有效焦距f3、第一隔离件和第二隔离件沿光轴的间隔ep12与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔ep23可以满足：-20.0《|f3|/ep23+f2/ep12《-6.5。通过控制第二透镜的有效焦距、第三透镜的有效焦距、第一隔离件和第二隔离件沿光轴的间隔与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔之间的相互关系，能够在使得第二透镜、第三透镜的有效焦距处于合理区间的同时对第二透镜、第三透镜的边缘厚度进行约束，控制边缘视场在第二透镜和第三透镜的偏转角度，降低投影镜头的敏感性，并提高投影镜头的组立稳定性。
58.在示例性实施方式中，第一隔离件的成像侧表面的内径d1s、第一隔离件的像源侧表面的内径d1m、第一透镜的像源侧表面的曲率半径r2与第二透镜的成像侧表面的曲率半
径r3可以满足：-39.5《(d1s
×
r2)/(d1m
×
r3)《-8.5。通过控制第一隔离件的成像侧表面的内径、第一隔离件的像源侧表面的内径、第一透镜的像源侧表面的曲率半径与第二透镜的成像侧表面的曲率半径之间的相互关系，能够保证第一透镜和第二透镜之间的承靠段差，进而保证第一透镜和第二透镜组立的稳定性，同时还可有利于控制第一透镜和第二透镜的表面面型，提升第一透镜和第二透镜的加工性，提升投影镜头的良率。
59.在示例性实施方式中，投影镜头还包括光阑，光阑可根据实际需要设置于成像侧与第一透镜之间。
60.根据本技术的上述实施方式的投影镜头可采用四片透镜和多个隔离件。通过合理分配各透镜以及各隔离件的参数，能够降低透镜的成型难度，减小投影镜头的色散，改善投影镜头的杂光现象，提升投影镜头的组立良率、组立稳定性、成像质量以及性能。
61.在本技术的实施方式中，第一透镜至第四透镜中各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，进而改善成像质量。可选地，第一透镜至第四透镜中各透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面镜面。
62.根据本技术的示例性实施方式的投影镜头是高清成像质量的小体积光学系统，其可应用于ar/vr、头戴式设备。
63.然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本技术要求保护的技术方案的情况下，可改变构成投影镜头的透镜和隔离件的数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。
64.下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的投影镜头的具体实施例。
65.第一实施方式
66.以下参照图2至图5d描述根据本技术第一实施方式的投影镜头。图2示出了根据本技术第一实施方式的实施例1的投影镜头110的结构示意图；图3示出了根据本技术第一实施方式的实施例2的投影镜头120的结构示意图；图4示出了根据本技术第一实施方式的实施例3的投影镜头130的结构示意图。
67.如图2至图4所示，投影镜头110、120、130均包括镜筒p0以及置于镜筒p0内的四片式成像透镜组和多个隔离件，四片式成像透镜组从成像侧至像源侧依序包括：第一透镜e1、第二透镜e2、第三透镜e3和第四透镜e4。光阑sto可根据实际需要设置于成像侧与第一透镜e1之间。多个隔离件包括：第一隔离件p1、第二隔离件p2和第三隔离件p3。隔离件可阻拦成像过程中的多余光线进入至下一透镜，同时使得透镜与镜筒p0更好地承靠，增强了投影镜头的结构稳定性。
68.第一透镜e1具有正光焦度，其成像侧表面s1为凸面，像源侧表面s2为凸面。第二透镜e2具有负光焦度，其成像侧表面s3为凸面，像源侧表面s4为凹面。第三透镜e3具有负光焦度，其成像侧表面s5为凹面，像源侧表面s6为凹面。第四透镜e4具有正光焦度，其成像侧表面s7为凸面，像源侧表面s8为凹面。滤光片具有成像侧表面s9(未示出)和像源侧表面s10(未示出)。来自像源面s11(未示出)的光依序穿过各表面s10至s1并最终投射至设置于成像侧的投影面(未示出)。当投影镜头应用于例如vr或ar设备时，来自像源面的光依序穿过各
表面s10至s1并可最终投射至人眼进行成像。
69.表1示出了第一实施方式的投影镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
[0070][0071]
表1
[0072]
在本实施方式中，投影镜头的总有效焦距的值为5.80mm，投影镜头的最大视场角的一半的值为15.36
°
，投影镜头的入瞳直径epd的值为3.01mm。
[0073]
在第一实施方式中，第一透镜e1至第四透镜e4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0074][0075]
其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数；ai是非球面第i-th阶的修正系数。表2给出了可用于第一实施方式中各非球面镜面s1-s8的高次项系数a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
和a
16
。
[0076]
面号a4a6a8a10a12a14a16s1-2.68e-03-2.99e-031.51e-03-1.41e-034.76e-04-6.72e-05-1.83e-05s22.29e-02-1.23e-028.38e-03-3.60e-03-2.97e-046.57e-04-1.27e-04s3-9.82e-024.86e-02-4.49e-026.39e-02-6.16e-022.94e-02-5.19e-03s4-1.46e-017.23e-02-8.71e-021.20e-01-1.08e-014.14e-02-2.31e-03s5-2.75e-012.55e-01-6.39e-019.76e-01-9.70e-015.32e-01-1.25e-01s6-2.72e-014.49e-01-7.81e-018.44e-01-5.76e-012.14e-01-3.23e-02s7-2.08e-011.47e-012.70e-02-3.29e-013.94e-01-2.15e-014.45e-02s8-1.59e-017.72e-02-1.40e-02-4.76e-024.80e-02-2.00e-023.07e-03
[0077]
表2
[0078]
第一实施方式的实施例1、2、3中的投影镜头110、120和130的不同之处在于所包括的镜筒、隔离件的结构尺寸不同。表3-1至表3-2给出了第一实施方式的投影镜头110、120和
130的镜筒、隔离件的一些基本参数，如d1s、d1m、d1m、d2s、d3s、d3m、d3m、d0s、d0m、ep01、cp1、ep12、cp2、ep23和l等，表3-1至表3-2所列出的部分基本参数按照图1所示的标注方法来测量得到，并且表3-1至表3-2所列出的基本参数的单位均为毫米(mm)。
[0079]
实施例/参数d1sd1md1md2sd3sd3md3md0s1-13.1732.9274.0682.1162.4232.4234.5884.174 1-23.2112.9864.1082.1162.3482.3483.4504.174 1-32.5972.5974.2882.1162.4272.4274.5884.174
[0080]
表3-1
[0081]
实施例/参数d0mep01cp1ep12cp2ep23l1-14.8031.2220.3170.4090.0181.5814.428 1-24.8031.3680.3370.5300.0181.5164.428 1-34.8031.2220.0180.5450.0181.5314.428
[0082]
表3-2
[0083]
图5a示出了第一实施方式的投影镜头110、120和130的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由投影镜头110、120和130后的会聚焦点偏离。图5b示出了第一实施方式的投影镜头110、120和130的象散曲线，其表示不同视场角对应的子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图5c示出了第一实施方式的投影镜头110、120和130的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。图5d示出了第一实施方式的投影镜头110、120和130的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在投影面上的不同的像高的偏差。根据图5a至图5d可知，第一实施方式所给出的投影镜头110、120和130能够实现良好的成像质量。
[0084]
第二实施方式
[0085]
以下参照图6至图9d描述根据本技术第二实施方式的投影镜头。图6示出了根据本技术第二实施方式的实施例1的投影镜头210的结构示意图；图7示出了根据本技术第二实施方式的实施例2的投影镜头220的结构示意图；图8示出了根据本技术第二实施方式的实施例3的投影镜头230的结构示意图。
[0086]
如图6至图8所示，投影镜头210、220、230均包括镜筒p0以及置于镜筒p0内的四片式成像透镜组和多个隔离件，四片式成像透镜组从成像侧至像源侧依序包括：第一透镜e1、第二透镜e2、第三透镜e3和第四透镜e4。光阑sto可根据实际需要设置于成像侧与第一透镜e1之间。多个隔离件包括：第一隔离件p1、第二隔离件p2和第三隔离件p3。隔离件可阻拦成像过程中的多余光线进入至下一透镜，同时使得透镜与镜筒p0更好地承靠，增强了投影镜头的结构稳定性。
[0087]
第一透镜e1具有正光焦度，其成像侧表面s1为凸面，像源侧表面s2为凸面。第二透镜e2具有负光焦度，其成像侧表面s3为凸面，像源侧表面s4为凹面。第三透镜e3具有负光焦度，其成像侧表面s5为凹面，像源侧表面s6为凹面。第四透镜e4具有正光焦度，其成像侧表面s7为凸面，像源侧表面s8为凸面。滤光片具有成像侧表面s9(未示出)和像源侧表面s10(未示出)。来自像源面s11(未示出)的光依序穿过各表面s10至s1并最终投射至设置于成像侧的投影面(未示出)。当投影镜头应用于例如vr或ar设备时，来自像源面的光依序穿过各表面s10至s1并可最终投射至人眼进行成像。
[0088]
表4示出了第二实施方式的投影镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和
焦距的单位均为毫米(mm)。
[0089][0090]
表4
[0091]
在本实施方式中，投影镜头的总有效焦距的值为5.50mm，投影镜头的最大视场角的一半的值为16.10
°
，投影镜头的入瞳直径epd的值为3.01mm。
[0092]
在第二实施方式中，第一透镜e1至第四透镜e4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面。表5给出了可用于第二实施方式中各非球面镜面s1-s8的高次项系数a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
和a
16
。
[0093]
面号a4a6a8a10a12a14a16s1-2.23e-03-1.42e-03-1.58e-031.99e-03-1.57e-035.89e-04-1.03e-04s21.67e-027.72e-03-1.95e-021.86e-02-1.03e-022.99e-03-3.52e-04s3-1.20e-015.67e-02-1.58e-02-4.32e-037.03e-03-3.69e-039.15e-04s4-1.73e-015.10e-023.32e-02-1.27e-011.55e-01-1.00e-012.67e-02s5-1.72e-01-1.25e-012.28e-01-2.68e-01-1.55e-031.94e-01-9.58e-02s6-7.33e-02-3.25e-015.71e-01-5.50e-013.28e-01-1.16e-011.79e-02s7-5.79e-02-2.38e-012.45e-018.42e-02-2.58e-011.48e-01-3.04e-02s8-9.98e-02-7.16e-021.25e-01-4.70e-021.29e-034.62e-043.80e-05
[0094]
表5
[0095]
第二实施方式的实施例1、2、3中的投影镜头210、220和230的不同之处在于所包括的镜筒、隔离件的结构尺寸不同。表6-1至表6-2给出了第二实施方式的投影镜头210、220和230的镜筒、隔离件的一些基本参数，如d1s、d1m、d1m、d2s、d3s、d3m、d3m、d0s、d0m、ep01、cp1、ep12、cp2、ep23和l等，表6-1至表6-2所列出的部分基本参数按照图1所示的标注方法来测量得到，并且表6-1至表6-2所列出的基本参数的单位均为毫米(mm)。
[0096]
实施例/参数d1sd1md1md2sd3sd3md3md0s2-13.3743.1514.6202.1132.5352.5355.1004.499 2-22.6552.6554.7002.1582.5192.5195.0004.499 2-33.3033.2594.6402.1132.5752.5753.7414.499
[0097]
表6-1
[0098]
实施例/参数d0mep01cp1ep12cp2ep23l2-15.2691.2220.3100.5940.0181.6834.425 2-25.1691.3680.0180.7410.0181.6834.425 2-35.3131.2220.3100.5940.0181.6834.425
[0099]
表6-2
[0100]
图9a示出了第二实施方式的投影镜头210、220和230的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由投影镜头210、220和230后的会聚焦点偏离。图9b示出了第二实施方式的投影镜头210、220和230的象散曲线，其表示不同视场角对应的子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图9c示出了第二实施方式的投影镜头210、220和230的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。图9d示出了第二实施方式的投影镜头210、220和230的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在投影面上的不同的像高的偏差。根据图9a至图9d可知，第二实施方式的投影镜头210、220和230能够实现良好的成像质量。
[0101]
第三实施方式
[0102]
以下参照图10至图13d描述根据本技术第三实施方式的投影镜头。图10示出了根据本技术第三实施方式的实施例1的投影镜头310的结构示意图；图11示出了根据本技术第三实施方式的实施例2的投影镜头320的结构示意图；图12示出了根据本技术第三实施方式的实施例3的投影镜头330的结构示意图。
[0103]
如图10至图12所示，投影镜头310、320、330均包括镜筒p0以及置于镜筒p0内的四片式成像透镜组和多个隔离件，四片式成像透镜组从成像侧至像源侧依序包括：第一透镜e1、第二透镜e2、第三透镜e3和第四透镜e4。光阑sto可根据实际需要设置于成像侧与第一透镜e1之间。多个隔离件包括：第一隔离件p1、第二隔离件p2和第三隔离件p3。隔离件可阻拦成像过程中的多余光线进入至下一透镜，使得透镜与镜筒p0更好地承靠，增强了投影镜头的结构稳定性。
[0104]
第一透镜e1具有正光焦度，其成像侧表面s1为凸面，像源侧表面s2为凸面。第二透镜e2具有负光焦度，其成像侧表面s3为凸面，像源侧表面s4为凹面。第三透镜e3具有负光焦度，其成像侧表面s5为凸面，像源侧表面s6为凹面。第四透镜e4具有负光焦度，其成像侧表面s7为凸面，像源侧表面s8为凹面。滤光片具有成像侧表面s9(未示出)和像源侧表面s10(未示出)。来自像源面s11(未示出)的光依序穿过各表面s10至s1并最终投射至设置于成像侧的投影面(未示出)。当投影镜头应用于例如vr或ar设备时，来自像源面的光依序穿过各表面s10至s1并可最终投射至人眼进行成像。
[0105]
表7示出了第三实施方式的投影镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
[0106][0107]
表7
[0108]
在本实施方式中，投影镜头的总有效焦距的值为5.85mm，投影镜头的最大视场角的一半的值为15.72
°
，投影镜头的入瞳直径epd的值为3.01mm。
[0109]
在第三实施方式中，第一透镜e1至第四透镜e4中的任意一个透镜的成像侧表面和像源侧表面均为非球面。表8给出了可用于第三实施方式中各非球面镜面s1-s8的高次项系数a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
和a
16
。
[0110]
面号a4a6a8a10a12a14a16s11.47e-03-5.94e-037.38e-03-6.52e-033.58e-03-1.14e-031.55e-04s2-5.01e-021.11e-01-1.07e-015.70e-02-1.72e-022.63e-03-1.29e-04s3-1.38e-016.94e-024.29e-02-1.22e-019.50e-02-3.33e-024.53e-03s4-1.25e-01-1.83e-021.67e-01-2.51e-011.84e-01-6.82e-021.02e-02s5-6.87e-02-2.09e-022.28e-02-7.25e-028.82e-02-5.35e-021.22e-02s6-8.34e-02-1.31e-024.27e-02-8.70e-025.90e-02-1.25e-02-1.01e-03s7-9.28e-02-7.65e-037.63e-032.69e-02-9.02e-027.41e-02-1.99e-02s8-7.19e-02-2.00e-024.72e-02-4.83e-022.53e-02-6.52e-036.46e-04
[0111]
表8
[0112]
第三实施方式的实施例1、2、3中的投影镜头310、320和330的不同之处在于所包括的镜筒、隔离件的结构尺寸不同。表9-1至表9-2给出了第三实施方式的投影镜头310、320和330的镜筒、隔离件的一些基本参数，如d1s、d1m、d1m、d2s、d3s、d3m、d3m、d0s、d0m、ep01、cp1、ep12、cp2、ep23和l等，表9-1至表9-2所列出的部分基本参数按照图1所示的标注方法来测量得到，并且表9-1至表9-2所列出的基本参数的单位均为毫米(mm)。
[0113]
实施例/参数d1sd1md1md2sd3sd3md3md0s3-12.6462.6464.9313.3492.4242.4245.4914.631 3-22.6802.6804.0613.4352.4512.4515.4314.631 3-32.6462.6464.9313.3842.4582.4583.9364.631
[0114]
表9-1
[0115]
实施例/参数d0mep01cp1ep12cp2ep23l3-15.6811.4480.0180.5960.7471.5215.379 3-25.6211.4480.0180.5960.7471.5215.379 3-35.6811.4480.0180.5960.7271.5535.379
[0116]
表9-2
[0117]
图13a示出了第三实施方式的投影镜头310、320和330的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由投影镜头310、320和330后的会聚焦点偏离。图13b示出了第三实施方式的投影镜头310、320和330的象散曲线，其表示不同视场角对应的子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图13c示出了第三实施方式的投影镜头310、320和330的畸变曲线，其表示不同视场角对应的畸变大小值。图13d示出了第三实施方式的投影镜头310、320和330的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在投影面上的不同的像高的偏差。根据图13a至图13d可知，第三实施方式的投影镜头310、320和330能够实现良好的成像质量。
[0118]
综上，第一实施方式至第三实施方式中的各实施例的条件式满足表10中所示的关系。
[0119]
条件式/实施例1-11-21-32-12-22-33-13-23-3|(r4-r5)/ep23|26.1827.3027.0315.6215.6215.6210.0910.099.88r6/d3s+r7/d3m2.722.812.723.863.893.805.155.095.08epd/(d0m-d0s)4.784.784.783.914.493.702.863.042.86(d2s-d1s)/(n2-n1)-6.45-6.68-2.93-7.69-3.03-7.254.294.604.50(f1+f2+f3)/ep23-5.00-5.22-5.16-4.57-4.57-4.57-11.09-11.09-10.86cp1/t12+cp2/t236.336.730.377.310.437.311.031.031.02|f/(d3m-d1m)|11.158.8119.3311.4618.336.1210.454.275.88l/f0.760.760.760.800.800.800.920.920.92(r1-r2)/(ep01
×
n1)15.8814.2015.8810.849.6910.8443.7843.7843.78(d0s
×
ct1)/ep014.013.584.014.403.944.403.113.113.11(r5+r7)/d3s-14.78-15.25-14.76-6.96-7.01-6.8510.9910.8610.84|f3|/ep23+f2/ep12-15.25-11.10-10.74-9.34-7.02-9.34-18.96-18.96-19.05(d1s
×
r2)/(d1m
×
r3)-15.49-15.36-14.29-10.25-9.57-9.70-38.84-38.84-38.84
[0120]
表10
[0121]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.投影镜头，其特征在于，包括：四片式成像透镜组，包括沿光轴从成像侧至像源侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；多个隔离件，包括第一隔离件、第二隔离件和第三隔离件，所述第一隔离件设置于所述第一透镜的像源侧表面并与所述第一透镜的像源侧表面接触，所述第二隔离件设置于所述第二透镜的像源侧表面并与所述第二透镜的像源侧表面接触，所述第三隔离件设置于所述第三透镜的像源侧表面并与所述第三透镜的像源侧表面接触；以及镜筒，所述四片式成像透镜组和所述多个隔离件置于所述镜筒中，其中，所述第二透镜的像源侧表面的曲率半径r4、所述第三透镜的成像侧表面的曲率半径r5与所述第二隔离件和所述第三隔离件沿所述光轴的间隔ep23满足：9.0<|(r4-r5)/ep23|<28.0，以及所述第三透镜的像源侧表面的曲率半径r6、所述第四透镜的成像侧表面的曲率半径r7、所述第三隔离件的成像侧表面的内径d3s与所述第三隔离件的像源侧表面的内径d3m满足：2.0<r6/d3s+r7/d3m<6.0。2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜具有正负相异的光焦度。3.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的入瞳直径epd、所述镜筒的成像侧表面的内径d0s与所述镜筒的像源侧表面的内径d0m满足：2.0<epd/(d0m-d0s)<5.5。4.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜为玻璃镜片，所述第一透镜的折射率小于1.53。5.根据权利要求4所述的投影镜头，其特征在于，所述第一隔离件的成像侧表面的内径d1s、所述第二隔离件的成像侧表面的内径d2s、所述第一透镜的折射率n1与所述第二透镜的折射率n2满足：-8.0mm<(d2s-d1s)/(n2-n1)<5.5mm。6.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第二透镜的有效焦距f2、所述第三透镜的有效焦距f3与所述第二隔离件和所述第三隔离件沿所述光轴的间隔ep23满足：-12.0<(f1+f2+f3)/ep23<-3.5。7.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一隔离件的最大厚度cp1、所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的空气间隔t12、所述第二隔离件的最大厚度cp2与所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的空气间隔t23满足：0<cp1/t12+cp2/t23<8.0。8.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的总有效焦距f、所述第一隔离件的像源侧表面的外径d1m与所述第三隔离件的像源侧表面的外径d3m满足：3.5<|f/(d3m-d1m)|<20.0。9.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述镜筒在所述光轴所在方向上的长度l与所述投影镜头的总有效焦距f满足：l/f<1.0。10.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的成像侧表面的曲率半径r1、所述第一透镜的像源侧表面的曲率半径r2、所述镜筒的成像侧表面和所述第一隔离件沿所述光轴的间隔ep01与所述第一透镜的折射率n1满足：8.5<(r1-r2)/(ep01
×
n1)<
44.5。11.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述镜筒的成像侧表面的内径d0s、所述镜筒的成像侧表面和所述第一隔离件沿所述光轴的间隔ep01与所述第一透镜在所述光轴上的中心厚度ct1满足：2.0mm<(d0s
×
ct1)/ep01<5.0mm。12.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第三透镜的成像侧表面的曲率半径r5、所述第四透镜的成像侧表面的曲率半径r7与所述第三隔离件的成像侧表面的内径d3s满足：-16.0<(r5+r7)/d3s<11.5。13.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2、所述第三透镜的有效焦距f3、所述第一隔离件和所述第二隔离件沿所述光轴的间隔ep12与所述第二隔离件和所述第三隔离件沿所述光轴的间隔ep23满足：-20.0<|f3|/ep23+f2/ep12<-6.5。14.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一隔离件的成像侧表面的内径d1s、所述第一隔离件的像源侧表面的内径d1m、所述第一透镜的像源侧表面的曲率半径r2与所述第二透镜的成像侧表面的曲率半径r3满足：-39.5<(d1s
×
r2)/(d1m
×
r3)<-8.5。

技术总结
本申请公开了一种投影镜头，其包括四片式成像透镜组和多个隔离件，四片式成像透镜组包括沿光轴从成像侧至像源侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；多个隔离件包括设置于第一透镜的像源侧表面的第一隔离件、设置于第二透镜的像源侧表面的第二隔离件以及设置于第三透镜的像源侧表面的第三隔离件；第二透镜的像源侧表面的曲率半径R4、第三透镜的成像侧表面的曲率半径R5与第二隔离件和第三隔离件沿光轴的间隔EP23满足：9.0<|(R4-R5)/EP23|<28.0，第三透镜的像源侧表面的曲率半径R6、第四透镜的成像侧表面的曲率半径R7、第三隔离件的成像侧表面的内径d3s与第三隔离件的像源侧表面的内径d3m满足：2.0<R6/d3s+R7/d3m<6.0。d3s+R7/d3m<6.0。d3s+R7/d3m<6.0。


技术研发人员：龚停停 任亚琳 宋立通 励维芳 金银芳 戴付建 赵烈烽
受保护的技术使用者：浙江舜宇光学有限公司
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/8/17