CN107589516A - 投影镜头及镜头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种投影镜头及镜头装置，投影镜头自放大侧至缩小侧依序由第一透镜、第二透镜及第三透镜组成。第一透镜具有正屈光度，第二透镜具有负屈光度，第三透镜具有正屈光度。本发明实施方式的投影镜头中，由于三个透镜的屈光度满足正屈光度、负屈光度及正屈光度依次排列，並且加入非球面之应用，不仅使镜头的体积更小，还可保证较好的投影质量。
Description
技术领域
本发明涉及投影领域，尤其涉及一种投影镜头及一种镜头装置。
背景技术
目前人们对便携式电子产品的摄像及投影镜头要求越来越高，一般镜头通过增加镜片数量来满足光学性能的要求，虽然通过更多的透镜枚数提升了成像质量，但是不利于镜头的小型化。因此，如何减小镜头的体积且保证镜头的成像质量成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种投影镜头及一种镜头装置。
本发明实施方式的投影镜头自放大侧至缩小侧依序由第一透镜、第二透镜及第三透镜组成。第一透镜具有正屈光度，第二透镜具有负屈光度，第三透镜具有正屈光度。
本发明实施方式的投影镜头中，由于三个透镜的屈光度满足正屈光度、负屈光度及正屈光度依次排列，並且加入非球面之应用，不仅使投影镜头的体积更小，还可保证较好的投影质量。
在某些实施方式中，所述投影镜头满足下列关系式：
0.9≤f1/F≤1.3；
其中，f1为所述第一透镜的焦距，F为所述投影镜头的焦距。
在某些实施方式中，所述投影镜头满足下列关系式：
2≤|R3+R4|/|R3-R4|≤5；
其中，R3为所述第二透镜靠近所述放大侧的表面的曲率半径，R4为所述第二透镜靠近所述缩小侧的表面的曲率半径。
在某些实施方式中，所述投影镜头满足下列关系式：
0.9≤f3/F≤1.9；
其中，f3为所述第三透镜的焦距，F为所述投影镜头的焦距。
在某些实施方式中，所述第一透镜靠近所述缩小侧的表面为凸面，所述第二透镜靠近所述放大侧的表面为凹面。
在某些实施方式中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜均为非球面透镜。
在某些实施方式中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的材质均为塑料。
本发明实施方式的镜头装置包括上述任一实施方式的投影镜头及光罩。所述光罩与所述第三透镜相邻且设置在所述投影镜头的缩小侧。
本发明实施方式的镜头装置中，由于三个透镜的屈光度满足正屈光度、负屈光度及正屈光度依次排列，並且加入非球面之应用，不仅使镜头装置的体积更小，还可保证较好的投影质量。
在某些实施方式中，所述镜头装置满足下列关系式：
0.35≤F/TTL≤0.45；
其中，F为所述投影镜头的焦距，TTL为所述第一透镜靠近所述放大侧的表面至所述光罩的距离。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是实施例1的镜头装置的结构示意图；
图2是实施例1的镜头装置的纵向像差图(mm)；
图3是实施例1的镜头装置的场曲图(mm)；
图4是实施例1的镜头装置的畸变图(％)；
图5是实施例2的镜头装置的结构示意图；
图6是实施例2的镜头装置的纵向像差图(mm)；
图7是实施例2的镜头装置的场曲图(mm)；
图8是实施例2的镜头装置的畸变图(％)；
图9是实施例3的镜头装置的结构示意图；
图10是实施例3的镜头装置的纵向像差图(mm)；
图11是实施例3的镜头装置的场曲图(mm)；
图12是实施例3的镜头装置的畸变图(％)。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本发明实施方式的投影镜头自放大侧至缩小侧依序由第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30组成。第一透镜10具有正屈光度，第二透镜20具有负屈光度，第三透镜30具有正屈光度。
本发明实施方式的投影镜头中，由于三个透镜的屈光度满足正屈光度、负屈光度及正屈光度依次排列，並且加入非球面之应用，不仅使投影镜头的体积更小，还可保证较好的投影质量。
在某些实施方式中，投影镜头满足下列关系式：
0.9≤f1/F≤1.3 (1)。
其中，f1为第一透镜10的焦距，F为投影镜头的焦距。
关系式(1)通过透镜元件的折光力分布来配置透镜***，可再借由调节曲率半径和非球面系数，以有效减少投影镜头的全长，并且可以有效地校正***的像差，以提高投影镜头的投影质量。
在某些实施方式中，投影镜头满足下列关系式：
2≤|R3+R4|/|R3-R4|≤5 (2)。
其中，R3为第二透镜20靠近放大侧的表面S3的曲率半径，R4为第二透镜20靠近缩小侧的表面S4的曲率半径。
满足关系式(2)的第二透镜20可以限制第二透镜20的形状，以使投影镜头满足小型化需求。
在某些实施方式中，投影镜头满足下列关系式：
0.9≤f3/F≤1.9 (3)。
其中，f3为第三透镜30的焦距，F为投影镜头的焦距。
关系式(3)通过透镜元件的折光力分布来配置透镜***，可再借由调节曲率半径和非球面系数，以有效减少投影镜头的全长，并且可以有效地校正***的像差，以提高投影镜头的投影质量。
在某些实施方式中，第一透镜10靠近缩小侧的表面S2为凸面，第二透镜20靠近放大侧的表面S3为凹面。
如此，这样可以使投影镜头的结构更加紧凑，进一步有利于投影镜头小型化。
在某些实施方式中，第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30均为非球面透镜。
非球面的面形由以下公式决定：
其中，Z是非球面上任一点与表面顶点的纵向距离，r是非球面上任一点到光轴的距离，c是顶点曲率(曲率半径的倒数)，k是圆锥常数，A、B、C、D、E、F、G、H、I是非球面系数。
在某些实施方式中，为了加入非球面之应用，以降低投影镜头的透镜枚数及成本，第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30的材质均为塑料。
本发明实施方式的镜头装置包括上述任一实施方式的投影镜头及光罩(mask)40。光罩40与第三透镜30相邻且设置在投影镜头的缩小侧。
这样，图像可先加载在光罩40上，然后通过投影镜头投射出去，从而可得到投影图像。需要指出的是，本发明实施方式中，在投影镜头作为摄像镜头时，光罩40的位置作为摄像镜头的成像面的位置。
在某些实施方式中，镜头装置满足下列关系式：
0.35≤F/TTL≤0.45 (5)。
其中，F为投影镜头的焦距，TTL为第一透镜10靠近放大侧的表面S1至光罩40的距离。
关系式(5)描述了实施例投影镜头的结构状态，並且表明了广角的光学特性。
本发明实施方式的镜头装置为远心(telecentric)镜头装置，位于光罩40与所述第三透镜30之间的主光线与镜头装置的光轴的夹角小于3°。本发明实施方式的镜头装置相对于非远心镜头装置能够产生较均匀的亮度分布的好处。
实施例1：
请结合图1～图4，实施例1中，镜头装置满足下面表1～3的条件：
表1
| f1(mm) | 1.248 | F(mm) | 1.068 |
| f2(mm) | -49.247 | Fno | 1.65 |
| f3(mm) | 1.898 | HFOV(deg) | 42.1 |
表2
| 面号 | 表面类型 | 曲率半徑 | 厚度 | 圆锥常数 | 折射率/阿贝数 |
| STO | 平面 | 无穷 | 0.034 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | -4.45368 | 0.561 | 166.9260316 | 1.651/21.5 |
| S2 | 非球面 | -0.70037 | 0.540 | 0.5256069 | -- |
| S3 | 非球面 | -0.32243 | 0.426 | -4.6025875 | 1.651/21.5 |
| S4 | 非球面 | -0.49216 | 0.035 | -5.7459974 | -- |
| S5 | 非球面 | 0.94403 | 0.717 | -0.1885946 | 1.651/21.5 |
| S6 | 非球面 | 3.17488 | 0.285 | 0 | -- |
| S7 | 平面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表3
实施例2：
请结合图5～图8，实施例2中，镜头装置满足下面表4～6的条件：
表4
| f1(mm) | 1.253 | F(mm) | 1.059 |
| f2(mm) | -196.029 | Fno | 1.65 |
| f3(mm) | 1.923 | HFOV(deg) | 42.3 |
表5
| 面号 | 表面类型 | 曲率半徑 | 厚度 | 圆锥常数 | 折射率/阿贝数 |
| STO | 平面 | 无穷 | 0.034 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | -4.02683 | 0.559 | 138.1783884 | 1.651/21.5 |
| S2 | 非球面 | -0.69518 | 0.539 | 0.4606138 | -- |
| S3 | 非球面 | -0.32349 | 0.429 | -4.3997784 | 1.651/21.5 |
| S4 | 非球面 | -0.49054 | 0.035 | -5.8745709 | -- |
| S5 | 非球面 | 0.95314 | 0.732 | -0.1882631 | 1.651/21.5 |
| S6 | 非球面 | 3.14611 | 0.282 | 0 | -- |
| S7 | 平面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表6
实施例3：
请结合图9～图12，实施例3中，镜头装置满足下面表7～9的条件：
表7
| f1(mm) | 1.025 | F(mm) | 1.033 |
| f2(mm) | -1.125 | Fno | 2 |
| f3(mm) | 1.031 | HFOV(deg) | 42.8 |
表8
| 面号 | 表面类型 | 曲率半徑 | 厚度 | 圆锥常数 | 折射率/阿贝数 |
| STO | 平面 | 无穷 | 0.06 | -- | -- |
| S1 | 非球面 | 9.44594 | 0.701 | -212.8004353 | 1.651/21.5 |
| S2 | 非球面 | -0.67295 | 0.285 | -6.6892768 | -- |
| S3 | 非球面 | -0.26855 | 0.494 | -3.0326597 | 1.651/21.5 |
| S4 | 非球面 | -0.73996 | 0.035 | -3.0964167 | -- |
| S5 | 非球面 | 0.64467 | 0.575 | -1.1917150 | 1.651/21.5 |
| S6 | 非球面 | 58.21493 | 0.561 | 0 | -- |
| S7 | 平面 | 无穷 | -- | -- | -- |
表9
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种投影镜头，其特征在于，自放大侧至缩小侧依序由第一透镜、第二透镜及第三透镜组成；
所述第一透镜具有正屈光度，所述第二透镜具有负屈光度，所述第三透镜具有正屈光度。
2.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足下列关系式：
0.9≤f1/F≤1.3；
其中，f1为所述第一透镜的焦距，F为所述投影镜头的焦距。
3.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足下列关系式：
2≤|R3+R4|/|R3-R4|≤5；
其中，R3为所述第二透镜靠近所述放大侧的表面的曲率半径，R4为所述第二透镜靠近所述缩小侧的表面的曲率半径。
4.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足下列关系式：
0.9≤f3/F≤1.9；
其中，f3为所述第三透镜的焦距，F为所述投影镜头的焦距。
5.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜靠近所述缩小侧的表面为凸面，所述第二透镜靠近所述放大侧的表面为凹面。
6.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜均为非球面透镜。
7.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的材质均为塑料。
8.一种镜头装置，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的投影镜头及光罩，所述光罩与所述第三透镜相邻且设置在所述投影镜头的缩小侧。
9.如权利要求8所述的镜头装置，其特征在于，所述镜头装置满足下列关系式：
0.35≤F/TTL≤0.45；
其中，F为所述投影镜头的焦距，TTL为所述第一透镜靠近所述放大侧的表面至所述光罩的距离。
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ID=61045437
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