PROJECTION LENS

20-06-2019 дата публикации

Номер:

WO2019114232A1

Автор: WANG, Xinquan, JIA, Yuanlin, HUANG, Lin

Принадлежит: 浙江舜宇光学有限公司

Контакты:

Номер заявки: CN22-09-201807

Дата заявки: 21-06-2018

投影镜头

[1]

技术领域

[3]

本申请涉及一种投影镜头，更具体地，本申请涉及一种包括四片透镜的投影镜头。

背景技术

[4]

近年，随着科技的不断进步，交互设备逐步兴起，投影镜头的应用范围也越来越广。如今，芯片技术与智能算法发展迅速，利用光学投影镜头向空间物体投射图像并接收该图像信号，即可计算出具有物体位置深度信息的三维图像。具体方法如下：利用光学投影镜头将红外激光二极管(LD)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)发出的光向目标物体方向投射；投影光束在经过光学衍射元件(DOE)后实现投影图像在目标物体上的重新分布；利用摄像镜头将投射到物体上的图像接收，即可计算出包含被投射物体位置深度信息的三维图像。具有深度信息的三维图像可进一步用于生物识别等多种深度应用开发。

[5]

通常，传统的投影镜头通过采用增加透镜数量的方式来消除各种像差并提高分辨率。但是，增加透镜数量会导致投影镜头的光学总长度增加，会不利于镜头的小型化。另外，一般的大视场角投影镜头还会存在畸变量大，成像质量差等诸多问题，且无法与光学衍射元件(DOE)搭配来精确实现投影光束在目标物体上的重新分布。

[6]

发明内容

[7]

本申请提供了可适用于便携式电子产品的、可至少解决或部分解决现有技术中的上述至少一个缺点的投影镜头。

[8]

一方面，本申请提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，投影镜头的总有效焦距f与第一透镜的有效焦距f1可满足2.0＜f/f1＜3.5。

[9]

在一个实施方式中，第四透镜于光轴上的中心厚度CT4与第二透镜于光轴上的中心厚度CT2可满足1.5＜CT4/CT2＜3.0。

[10]

在一个实施方式中，第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离T12与第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离T23可满足0.8＜T12/T23＜2.2。

[11]

在一个实施方式中，第四透镜的成像侧表面的曲率半径R8与第一透镜的像源侧表面的曲率半径R1可满足-1.5≤R8/R1≤-1.0。

[12]

在一个实施方式中，第二透镜的成像侧表面的曲率半径R4与第二透镜的像源侧表面的曲率半径R3可满足-2.4＜R4/R3＜-0.8。

[13]

在一个实施方式中，投影镜头的总有效焦距f与第二透镜的有效焦距f2可满足f/f2≤-4.0。进一步地，投影镜头的总有效焦距f与第二透镜的有效焦距f2可满足-10.0≤f/f2≤-4.0。

[14]

在一个实施方式中，投影镜头的总有效焦距f与第四透镜的有效焦距f4可满足1.5＜f/f4＜2.5。

[15]

在一个实施方式中，第三透镜可具有正光焦度。

[16]

在一个实施方式中，第三透镜的有效焦距f3与投影镜头的总有效焦距f可满足1.0＜f3/f＜5.5。

[17]

在一个实施方式中，第四透镜的成像侧表面的最大有效半口径DT42与第四透镜的像源侧表面的最大有效半口径DT41可满足1.0＜DT42/DT41＜1.4。

[18]

在一个实施方式中，在800nm至1000nm的光波波段中，投影镜头的光线透过率可大于85％。

[19]

在一个实施方式中，投影镜头的像源面至第四透镜的成像侧表面在光轴上的距离TTL与投影镜头的总有效焦距f可满足TTL/f＜1.0。

[20]

另一方面，本申请提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，投影镜头的总有效焦距f与第四透镜的有效焦距f4可满足1.5＜f/f4＜2.5。

[21]

又一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，投影镜头的总有效焦距f与第二透镜的有效焦距f2可满足f/f2≤-4.0。

[22]

又一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，第三透镜的有效焦距f3与投影镜头的总有效焦距f可满足1.0＜f3/f＜5.5。

[23]

又一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，第四透镜的成像侧表面的曲率半径R8与第一透镜的像源侧表面的曲率半径R1可满足-1.5≤R8/R1≤-1.0。

[24]

又一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，第二透镜的成像侧表面的曲率半径R4与第二透镜的像源侧表面的曲率半径R3可满足-2.4＜R4/R3＜-0.8。

[25]

又一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离T12与第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离T23可满足0.8＜T12/T23＜2.2。

[26]

又一方面，本申请还提供了这样一种投影镜头，该投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序可包括：具有正光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均可为凹面；具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面可为凸面。其中，第四透镜的成像侧表面的最大有效半口径DT42与第四透镜的像源侧表面的最大有效半口径DT41可满足1.0＜DT42/DT41＜1.4。

[27]

本申请采用了多片(例如，四片)透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得上述投影镜头具有大孔径、小型化、高成像品质等至少一个有益效果。

附图说明

[28]

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

[29]

图1示出了根据本申请实施例1的投影镜头的结构示意图；

[30]

图2示出了实施例1的投影镜头的畸变曲线；

[31]

图3示出了根据本申请实施例2的投影镜头的结构示意图；

[32]

图4示出了实施例2的投影镜头的畸变曲线；

[33]

图5示出了根据本申请实施例3的投影镜头的结构示意图；

[34]

图6示出了实施例3的投影镜头的畸变曲线；

[35]

图7示出了根据本申请实施例4的投影镜头的结构示意图；

[36]

图8示出了实施例4的投影镜头的畸变曲线；

[37]

图9示出了根据本申请实施例5的投影镜头的结构示意图；

[38]

图10示出了实施例5的投影镜头的畸变曲线；

[39]

图11示出了根据本申请实施例6的投影镜头的结构示意图；

[40]

图12示出了实施例6的投影镜头的畸变曲线；

[41]

图13示出了根据本申请实施例7的投影镜头的结构示意图；

[42]

图14示出了实施例7的投影镜头的畸变曲线；

[43]

图15示出了根据本申请实施例8的投影镜头的结构示意图；

[44]

图16示出了实施例8的投影镜头的畸变曲线；

[45]

图17示出了根据本申请实施例9的投影镜头的结构示意图；

[46]

图18示出了实施例9的投影镜头的畸变曲线。

具体实施方式

[47]

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请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申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

[48]

应注意，在本说明书中，第一、第二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，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜，第二透镜也可被称作第一透镜。

[49]

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，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。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。

[50]

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。每个透镜中最靠近像源侧的表面称为像源侧表面，每个透镜中最靠近成像侧的表面称为成像侧表面。

[51]

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，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请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。

[52]

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)均具有与本申请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度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

[53]

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。

[54]

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

[55]

根据本申请示例性实施方式的投影镜头可包括例如四片具有光焦度的透镜，即，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。这四片透镜沿着光轴由像源侧至成像侧依序排列。

[56]

在示例性实施方式中，第一透镜可具有正光焦度；第二透镜可具有负光焦度，其像源侧表面可为凹面，成像侧表面可为凹面；第三透镜具有正光焦度或负光焦度；第四透镜可具有正光焦度，其成像侧表面可为凸面。具有正光焦度的第一透镜，有利于实现投影系统的像源侧远心，提高投影系统轴外视场进光量，增加投影图像分辨率、亮度以及均匀性；具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面为凹面，成像侧表面为凹面，有利于像源侧主面远离像源，从而缩短投影系统的光学总长度TTL，实现镜头的小型化；具有光焦度的第三透镜可有效调节轴外视场光线的入射角度，校正轴外视场像差；具有正光焦度的第四透镜，有利于缩短投影系统的光学总长度TTL，第四透镜的成像侧表面为凸面有利于减小投影系统球差并提高投影系统的成像质量。

[57]

在示例性实施方式中，第一透镜的像源侧表面可为凸面。

[58]

在示例性实施方式中，第三透镜可具有正光焦度，其像源侧表面可为凹面，成像侧表面可为凸面。

[59]

在示例性实施方式中，第四透镜的像源侧表面可为凹面。

[60]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式f/f2≤-4.0，其中，f为投影镜头的总有效焦距，f2为第二透镜的有效焦距。更具体地，f和f2进一步可满足-10.0≤f/f2≤-4.0，例如，-9.80≤f/f2≤-5.41。满足条件式f/f2≤-4.0，有利于在提高投影系统的成像质量与实现投影系统的小型化之间取得较好平衡。

[61]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式2.0＜f/f1＜3.5，其中，f为投影镜头的总有效焦距，f1为第一透镜的有效焦距。更具体地，f和f1进一步可满足2.30＜f/f1＜3.40，例如，2.41≤f/f1≤3.33。满足条件式2.0＜f/f1＜3.5，有利于实现投影系统的像源侧远心，从而缩短投影系统的光学总长度TTL，进而有利于在缩短投影系统的光学总长度TTL与提高投影系统的成像质量之间取得较好平衡。

[62]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头在约800nm至约1000nm的光波波段中，光线透过率大于85％。这样的设置有利于提高近红外光线透过投影镜头的透过率，以获得更高亮度的近红外投影图像。

[63]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式1.0＜f3/f＜5.5，其中，f3为第三透镜的有效焦距，f为投影镜头的总有效焦距。更具体地，f3和f进一步可满足1.32≤f3/f≤5.39。满足条件式1.0＜f3/f＜5.5，有利于调节光焦度分布，避免由于光焦度的过度集中而使投影系统的公差敏感性增加；同时，当第二透镜和第四透镜中的一个或全部透镜为玻璃材质的透镜时，满足条件式1.0＜f3/f＜5.5有利于在温度发生变化的情况下保持像面的稳定，从而有利于改善投影系统的温度特性。

[64]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式-1.5≤ R8/R1≤-1.0，其中，R8为第四透镜的成像侧表面的曲率半径，R1为第一透镜的像源侧表面的曲率半径。更具体地，R8和R1进一步可满足-1.35≤R8/R1≤-1.00。满足条件式-1.5≤R8/R1≤-1.0，有利于消除投影系统的畸变和像差。

[65]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式1.5＜f/f4＜2.5，其中，f为投影镜头的总有效焦距，f4为第四透镜的有效焦距。更具体地，f和f4进一步可满足1.63≤f/f4≤2.39。满足条件式1.5＜f/f4＜2.5，有利于降低第四透镜的公差敏感性；同时，当第四透镜为玻璃材质的透镜时，还有利于降低投影系统的温度敏感性，以保证在较大的温度范围内均能实现较高的投影质量。

[66]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式-2.4＜R4/R3＜-0.8，其中，R4为第二透镜的成像侧表面的曲率半径，R3为第二透镜的像源侧表面的曲率半径。更具体地，R4和R3进一步可满足-2.25＜R4/R3＜-0.85，例如，-2.19≤R4/R3≤-0.96。满足条件式-2.4＜R4/R3＜-0.8，有利于减小第二透镜处各视场的入射和出射角度，以降低第二透镜公差敏感性，进而提高投影镜头的生产良率。

[67]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式0.8＜T12/T23＜2.2，其中，T12为第一透镜和第二透镜在光轴上的间隔距离，T23为第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔距离。更具体地，T12和T23进一步可满足0.88≤T12/T23≤2.11。满足条件式0.8＜T12/T23＜2.2，有利于合理分配各透镜之间的间隔距离，调节光路分布，从而降低投影系统的公差敏感性；同时，有利于透镜组装并提升投影系统的生产良率。

[68]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式1.5＜CT4/CT2＜3.0，其中，CT4为第四透镜于光轴上的中心厚度，CT2为第二透镜于光轴上的中心厚度。更具体地，CT4和CT2进一步可满足1.59≤CT4/CT2≤2.82。满足条件式1.5＜CT4/CT2＜3.0，有利于在缩短投影系统的光学总长度TTL与提高第二透镜、第四透镜加工制造工艺性之间取得较好平衡。

[69]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式1.0＜ DT42/DT41＜1.4，其中，DT42为第四透镜的成像侧表面的最大有效半口径，DT41为第四透镜的像源侧表面的最大有效半口径。更具体地，DT42和DT41进一步可满足1.05＜DT42/DT41＜1.25，例如，1.13≤DT42/DT41≤1.19。满足条件式1.0＜DT42/DT41＜1.4，有利于缩短投影系统的光学总长度TTL以实现小型化；同时，有利于较好平衡投影系统的公差敏感性。

[70]

在示例性实施方式中，本申请的投影镜头可满足条件式TTL/f＜1.0，其中，TTL为像源面至第四透镜的成像侧表面的轴上距离，f为投影镜头的总有效焦距。更具体地，TTL和f进一步可满足0.60＜TTL/f＜0.90，例如，0.67≤TTL/f≤0.82。合理控制TTL和f的比值，有利于保持投影镜头的小型化。

[71]

在示例性实施方式中，上述投影镜头还可包括至少一个光阑，以提升镜头的成像质量。例如，光阑可根据需要设置在第四透镜与成像侧之间。

[72]

可选地，上述投影镜头还可包括其他公知的光学投影元件，例如，棱镜、场镜等。可选地，上述投影镜头能够与衍射元件(DOE)共同配合使用。

[73]

根据本申请的上述实施方式的投影镜头可采用例如四片透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得投影镜头具有大孔径、小型化、高成像品质等有益效果。

[74]

在本申请的实施方式中，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，从而改善成像质量。

[75]

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请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数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以四片透镜为例进行了描述，但是该投影镜头不限于包括四片透镜。如果需要，该投影镜头还可包括其它数量的透镜。

[76]

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。

[77]

实施例1

[78]

以下参照图1至图2描述根据本申请实施例1的投影镜头。图1示出了根据本申请实施例1的投影镜头的结构示意图。

[79]

如图1所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[80]

第一透镜E1具有正光焦度，其像源侧表面S1为凸面，成像侧表面S2为凹面；第二透镜E2具有负光焦度，其像源侧表面S3为凹面，成像侧表面S4为凹面；第三透镜E3具有正光焦度，其像源侧表面S5为凹面，成像侧表面S6为凸面；第四透镜E4具有正光焦度，其像源侧表面S7为凹面，成像侧表面S8为凸面。在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。来自像源的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在例如投影屏幕的投影面上(未示出)。

[81]

表1示出了实施例1的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[82]

[83]

表1

[84]

由表1可知，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。在本实施例中，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：

[85]

[86]

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(在表1中已给出)；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄和A₁₆。

[87]

S1	4.8050E-01	-8.3005E-01	1.7007E+00	1.3699E+00	-7.8838E+00	0.0000E+00	0.0000E+00
S2	4.1027E-01	1.4452E+00	-1.8285E+01	1.4913E+02	-9.1189E+02	2.4319E+03	-2.2519E+03
S3	-1.0845E+00	1.5981E+00	-1.6735E+02	2.9643E+03	-3.4588E+04	1.5639E+05	-2.8757E+04
S4	2.9957E+00	-1.8077E+01	2.2344E+02	-2.8640E+03	2.8388E+04	-1.6852E+05	4.3326E+05
S5	-2.0589E-01	2.8100E-01	1.0381E+01	-7.6181E+01	2.8153E+02	-4.9059E+02	3.2576E+02
S6	1.7615E-01	-5.6099E+00	5.5872E+01	-2.8463E+02	7.7772E+02	-1.0827E+03	6.2231E+02
S7	1.6034E-01	-3.6484E+00	3.2761E+01	-1.5811E+02	4.0391E+02	-5.2148E+02	2.6922E+02
S8	-2.1000E-04	-7.8510E-02	2.2691E-01	-2.5163E-01	-8.7662E-01	2.1970E+00	-1.4572E+00

[88]

表2

[89]

表3给出实施例1中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[90]

数值

4.50

1.45

-0.59

5.96

2.31

[91]

表3

[92]

实施例1中的投影镜头满足：

[93]

f/f2＝-7.63，其中，f为投影镜头的总有效焦距，f2为第二透镜E2的有效焦距；

[94]

f/f1＝3.10，其中，f为投影镜头的总有效焦距，f1为第一透镜E1 的有效焦距；

[95]

f3/f＝1.32，其中，f3为第三透镜E3的有效焦距，f为投影镜头的总有效焦距；

[96]

R8/R1＝-1.35，其中，R8为第四透镜E4的成像侧表面S8的曲率半径，R1为第一透镜E1的像源侧表面S1的曲率半径；

[97]

f/f4＝1.95，其中，f为投影镜头的总有效焦距，f4为第四透镜E4的有效焦距；

[98]

R4/R3＝-1.25，其中，R4为第二透镜E2的成像侧表面S4的曲率半径，R3为第二透镜E2的像源侧表面S3的曲率半径；

[99]

T12/T23＝0.91，其中，T12为第一透镜E1和第二透镜E2在光轴上的间隔距离，T23为第二透镜E2和第三透镜E3在光轴上的间隔距离；

[100]

CT4/CT2＝2.14，其中，CT4为第四透镜E4于光轴上的中心厚度，CT2为第二透镜E2于光轴上的中心厚度；

[101]

DT42/DT41＝1.19，其中，DT42为第四透镜E4的成像侧表面S8的最大有效半口径，DT41为第四透镜E4的像源侧表面S7的最大有效半口径；

[102]

TTL/f＝0.73，其中，TTL为像源面OBJ至第四透镜E4的成像侧表面S8的轴上距离，f为投影镜头的总有效焦距。

[103]

图2示出了实施例1的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图2可知，实施例1所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[104]

实施例2

[105]

以下参照图3至图4描述根据本申请实施例2的投影镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例2的投影镜头的结构示意图。

[106]

如图3所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[107]

[108]

表4示出了实施例2的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[109]

[110]

表4

[111]

由表4可知，在实施例2中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表5示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[112]

S1	8.0505E-01	-4.6397E+00	2.2410E+01	-5.7501E+01	6.0022E+01	1.3993E+01	-5.6479E+01
S2	4.0667E-01	-5.2418E+00	4.3291E+01	-2.4489E+02	7.6653E+02	-1.2375E+03	8.0725E+02
S3	-6.2410E-02	-3.5615E+01	8.5155E+02	-1.2697E+04	1.0081E+05	-3.6719E+05	4.9109E+05
S4	5.6913E-01	-2.4765E+01	9.0322E+02	-1.9548E+04	2.3017E+05	-1.3869E+06	3.4008E+06
S5	-1.1151E-01	3.6489E+00	-6.7726E+01	6.7578E+02	-3.5458E+03	9.2598E+03	-9.2559E+03
S6	-1.3269E-01	5.7543E+00	-7.3179E+01	4.1421E+02	-1.1769E+03	1.5811E+03	-7.5435E+02
S7	-2.3580E-02	2.2522E+00	-2.7978E+01	1.4827E+02	-3.9351E+02	5.0908E+02	-2.5340E+02

[113]

1.3259E-02

-1.8760E-01

1.5473E+00

-6.4581E+00

1.4063E+01

-1.5225E+01

6.4491E+00

[114]

表5

[115]

表6给出实施例2中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[116]

数值

4.50

1.50

-0.67

6.59

2.76

[117]

表6

[118]

图4示出了实施例2的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图4可知，实施例2所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[119]

实施例3

[120]

以下参照图5至图6描述了根据本申请实施例3的投影镜头。图5示出了根据本申请实施例3的投影镜头的结构示意图。

[121]

如图5所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[122]

[123]

表7示出了实施例3的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[124]

[125]

[126]

表7

[127]

由表7可知，在实施例3中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表8示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[128]

S1	2.1828E-01	-8.4239E-01	2.0193E+00	-2.0745E+00	6.7952E-01	0.0000E+00	0.0000E+00
S2	-3.2000E-16	4.6500E-25	-2.7000E-34	8.0100E-44	-1.3000E-53	1.0200E-63	-3.3000E-74
S3	-7.8373E-01	1.3882E+01	-2.9568E+02	2.3124E+03	-6.9984E+03	9.2250E+03	-4.4563E+03
S4	1.5988E+00	-2.7821E+00	2.5120E+01	-6.4877E+01	7.1942E+01	-3.6901E+01	7.2038E+00
S5	-2.7637E-01	8.4123E-01	-4.8490E-01	1.3481E-01	-1.9930E-02	1.5060E-03	-4.6000E-05
S6	-3.7548E-01	-1.9231E+00	1.7355E+01	-5.8802E+01	1.1541E+02	-1.1717E+02	4.6130E+01
S7	-4.2447E-01	-8.0749E-01	7.5516E+00	-1.5598E+01	6.5587E+00	2.6534E+01	-3.0344E+01
S8	-8.8690E-02	-4.6500E-02	2.5370E-02	-1.6914E-01	6.8726E-01	-1.2376E+00	9.0872E-01

[129]

表8

[130]

表9给出实施例3中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[131]

数值

4.49

1.54

-0.65

6.18

2.31

[132]

表9

[133]

图6示出了实施例3的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图6可知，实施例3所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[134]

实施例4

[135]

以下参照图7至图8描述了根据本申请实施例4的投影镜头。图7示出了根据本申请实施例4的投影镜头的结构示意图。

[136]

如图7所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[137]

[138]

表10示出了实施例4的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[139]

[140]

表10

[141]

由表10可知，在实施例4中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表11示出了可用于实施例4中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[142]

[143]

表11

[144]

表12给出实施例4中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[145]

数值

4.49

1.86

-0.68

7.74

1.92

[146]

表12

[147]

图8示出了实施例4的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图8可知，实施例4所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[148]

实施例5

[149]

以下参照图9至图10描述了根据本申请实施例5的投影镜头。图9示出了根据本申请实施例5的投影镜头的结构示意图。

[150]

如图9所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[151]

[152]

表13示出了实施例5的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[153]

[154]

表13

[155]

由表13可知，在实施例5中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表14示出了可用于实施例5中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[156]

S1	3.6680E-01	-3.6954E-01	-1.8866E-01	5.9421E+00	-8.9292E+00	0.0000E+00	0.0000E+00
S2	1.6699E-01	1.8126E+00	-2.5869E+01	1.8203E+02	-6.4777E+02	1.0744E+03	-6.7169E+02
S3	1.1579E+00	-1.5512E+01	3.0118E+02	-9.6116E+03	1.4343E+05	-1.0553E+06	3.0382E+06
S4	7.4835E+00	-1.0085E+02	1.7141E+03	-2.2154E+04	1.7805E+05	-7.8965E+05	1.4717E+06
S5	-1.1910E+00	1.2392E+01	-6.2949E+01	2.0999E+02	-4.3731E+02	5.2803E+02	-2.9109E+02
S6	-2.0113E+00	1.4239E+01	-4.5196E+01	5.9416E+01	2.3048E+01	-1.1793E+02	7.6403E+01
S7	-2.1286E+00	1.4956E+01	-5.9598E+01	1.3375E+02	-1.6367E+02	8.9599E+01	1.3380E+00
S8	-7.5840E-02	4.9683E-01	-1.7375E-01	-6.0831E+00	2.3009E+01	-3.3952E+01	1.8892E+01

[157]

表14

[158]

表15给出实施例5中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[159]

数值

4.47

1.55

-0.67

8.98

2.23

[160]

表15

[161]

图10示出了实施例5的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图10可知，实施例5所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[162]

实施例6

[163]

以下参照图11至图12描述了根据本申请实施例6的投影镜头。图11示出了根据本申请实施例6的投影镜头的结构示意图。

[164]

如图11所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[165]

[166]

表16示出了实施例6的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[167]

[168]

表16

[169]

由表16可知，在实施例6中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表17示出了可用于实施例6中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[170]

S1	7.7309E-01	-1.2329E+00	1.5965E+00	6.2851E+00	-1.3052E+01	0.0000E+00	0.0000E+00
S2	9.4646E-01	5.7194E+00	-1.0454E+02	1.0912E+03	-5.6163E+03	1.2871E+04	-1.0593E+04
S3	8.1481E-01	1.6495E+01	-1.2105E+03	2.5863E+04	-2.9970E+05	1.6837E+06	-3.4325E+06
S4	3.9765E+00	-2.6956E+01	2.7356E+02	-3.5215E+03	3.2010E+04	-1.6161E+05	3.4395E+05
S5	-3.5554E-01	2.6437E+00	-1.5112E+01	7.9214E+01	-2.3434E+02	3.5795E+02	-2.1981E+02
S6	-2.3670E-02	-3.0676E+00	3.4836E+01	-1.9511E+02	5.7765E+02	-8.3985E+02	4.8062E+02
S7	-2.8650E-02	-1.8915E+00	1.7194E+01	-8.4513E+01	2.1753E+02	-2.7457E+02	1.3378E+02
S8	-2.2260E-02	-1.4160E-02	-4.6485E-01	2.4129E+00	-6.2830E+00	7.6431E+00	-3.5857E+00

[171]

表17

[172]

表18给出实施例6中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[173]

数值

4.90

1.47

-0.50

8.80

2.05

[174]

表18

[175]

图12示出了实施例6的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图12可知，实施例6所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[176]

实施例7

[177]

以下参照图13至图14描述了根据本申请实施例7的投影镜头。图13示出了根据本申请实施例7的投影镜头的结构示意图。

[178]

如图13所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[179]

第一透镜E1具有正光焦度，其像源侧表面S1为凸面，成像侧表面S2为凹面；第二透镜E2具有负光焦度，其像源侧表面S3为凹面，成像侧表面S4为凹面；第三透镜E3具有正光焦度，其像源侧表面S5 为凹面，成像侧表面S6为凸面；第四透镜E4具有正光焦度，其像源侧表面S7为凹面，成像侧表面S8为凸面。在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。来自像源的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在例如投影屏幕的投影面上(未示出)。

[180]

表19示出了实施例7的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[181]

[182]

表19

[183]

由表19可知，在实施例7中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表20示出了可用于实施例7中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[184]

S1	4.8361E-01	-3.2341E-01	2.6070E-01	-3.1058E-01	-9.5350E-02	0.0000E+00	0.0000E+00
S2	4.5980E-01	4.4671E+00	-4.1977E+01	2.5620E+02	-1.0182E+03	2.0564E+03	-1.5903E+03
S3	-1.9670E-01	1.0073E+01	-6.5709E+02	1.4866E+04	-1.9436E+05	1.3028E+06	-3.4935E+06
S4	2.4263E+00	-4.4909E+00	-1.3788E+02	3.0152E+03	-3.0798E+04	1.5720E+05	-3.1835E+05
S5	-5.6710E-01	4.6274E+00	-3.0735E+01	1.7618E+02	-6.1353E+02	1.1174E+03	-8.1790E+02
S6	1.8892E-01	-1.0114E+00	1.0131E+01	-5.1681E+01	1.5016E+02	-2.2435E+02	1.3825E+02
S7	1.2243E-01	-1.3146E+00	9.3104E+00	-4.0508E+01	9.3836E+01	-1.0927E+02	5.0130E+01
S8	-5.0800E-03	-1.0316E-01	2.0290E-01	1.4868E-01	-2.2665E+00	3.9620E+00	-2.2084E+00

[185]

表20

[186]

表21给出实施例7中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[187]

数值

4.50

1.71

-0.68

11.51

2.00

[188]

表21

[189]

图14示出了实施例7的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图14可知，实施例7所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[190]

实施例8

[191]

以下参照图15至图16描述了根据本申请实施例8的投影镜头。图15示出了根据本申请实施例8的投影镜头的结构示意图。

[192]

如图15所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[193]

第一透镜E1具有正光焦度，其像源侧表面S1为凸面，成像侧表面S2为凸面；第二透镜E2具有负光焦度，其像源侧表面S3为凹面，成像侧表面S4为凹面；第三透镜E3具有正光焦度，其像源侧表面S5为凹面，成像侧表面S6为凸面；第四透镜E4具有正光焦度，其像源侧表面S7为凹面，成像侧表面S8为凸面。在约800nm至约1000nm光波波段中，该投影镜头的光线透过率大于85％。来自像源的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在例如投影屏幕的投影面上(未示出)。

[194]

表22示出了实施例8的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[195]

[196]

[197]

表22

[198]

由表22可知，在实施例8中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表23示出了可用于实施例8中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[199]

S1	2.0451E-01	-7.6718E-01	1.3377E-01	3.0263E+00	-7.9566E+00	0.0000E+00	0.0000E+00
S2	3.9981E-01	-1.2211E+00	4.9526E+00	-1.7683E+01	3.8928E+00	5.0109E+01	-4.2296E+01
S3	1.3489E-01	-7.5732E+00	5.2784E+01	-8.8773E+02	9.8831E+03	-6.1758E+04	1.6268E+05
S4	3.0761E+00	-2.1121E+01	2.3813E+02	-2.9466E+03	2.6793E+04	-1.3781E+05	2.9792E+05
S5	-6.1013E-01	4.1908E+00	-1.7786E+01	5.3101E+01	-8.4057E+01	3.3219E+01	4.2226E+01
S6	-4.0151E-01	2.4365E-01	1.8245E+01	-1.1416E+02	3.3874E+02	-4.9319E+02	2.8408E+02
S7	-3.4922E-01	-1.1731E-01	1.0731E+01	-5.9213E+01	1.5296E+02	-1.9217E+02	9.2682E+01
S8	-5.8220E-02	-2.9410E-02	-8.0880E-02	1.1590E+00	-4.7132E+00	7.4302E+00	-4.3784E+00

[200]

表23

[201]

表24给出实施例8中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[202]

数值

4.00

1.43

-0.74

12.16

2.24

[203]

表24

[204]

图16示出了实施例8的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图16可知，实施例8所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[205]

实施例9

[206]

以下参照图17至图18描述了根据本申请实施例9的投影镜头。图17示出了根据本申请实施例8的投影镜头的结构示意图。

[207]

如图17所示，根据本申请示例性实施方式的投影镜头沿光轴由像源侧至成像侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4和光阑STO。

[208]

[209]

表25示出了实施例9的投影镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

[210]

[211]

表25

[212]

由表25可知，在实施例9中，第一透镜E1至第四透镜E4中任意一个透镜的像源侧表面和成像侧表面均为非球面。表26示出了可用于实施例9中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

[213]

S1	3.6323E-01	-9.6699E-01	1.9994E-01	2.8178E+00	-7.4025E+00	0.0000E+00	0.0000E+00
S2	4.4282E-01	-1.3810E-01	-4.5518E+00	2.8758E+01	-1.2061E+02	2.1459E+02	-1.2413E+02
S3	3.3197E-01	-9.9161E+00	1.0597E+02	-1.7647E+03	1.8742E+04	-1.1157E+05	2.8453E+05
S4	3.0244E+00	-1.9525E+01	2.1702E+02	-2.7327E+03	2.5851E+04	-1.3854E+05	3.1237E+05

[214]

S6	-3.6876E-01	-7.5200E-03	2.3023E+01	-1.4295E+02	4.3183E+02	-6.6276E+02	4.1416E+02
S7	-3.3232E-01	-1.4068E-01	1.2417E+01	-7.2617E+01	2.0287E+02	-2.8620E+02	1.6007E+02
S8	-4.6560E-02	-3.6610E-02	-1.1030E-02	6.6582E-01	-3.3885E+00	6.1323E+00	-4.2951E+00

[215]

表26

[216]

表27给出实施例9中投影镜头的总有效焦距f以及各透镜的有效焦距f1至f4。

[217]

数值

4.25

1.61

-0.74

22.92

2.04

[218]

表27

[219]

图18示出了实施例9的投影镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。根据图18可知，实施例9所给出的投影镜头能够实现良好的成像品质。

[220]

综上，实施例1至实施例9分别满足表28中所示的关系。

[221]

[222]

表28

[223]

以上描述仅为本申请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，本申请中所涉及的发明范围，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所述发明构思的情况下，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。例如上述特征与本申请中公开的(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。

[1]

Disclosed is a projection lens. The projection lens, along an optical axis from an image source side to an imaging side, sequentially comprises: a first lens having positive focal power; a second lens having negative focal power, surfaces of the image source side and the imaging side of the second lens being both concave surfaces; a third lens having positive focal power or negative focal power; and a fourth lens having positive focal power, the surface of the imaging side of the fourth lens being a convex surface. The total effective focal length f of the projection lens and the effective focal length f1 of the first lens satisfy an inequation: 2.0<f/f1<3.5.

[2]

投影镜头，其特征在于，所述投影镜头沿着光轴由像源侧至成像侧依序包括：

具有正光焦度的第一透镜；

具有负光焦度的第二透镜，其像源侧表面和成像侧表面均为凹面；

具有正光焦度或负光焦度的第三透镜；

具有正光焦度的第四透镜，其成像侧表面为凸面；

所述投影镜头的总有效焦距f与所述第一透镜的有效焦距f1满足2.0＜f/f1＜3.5。

根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第四透镜于所述光轴上的中心厚度CT4与所述第二透镜于所述光轴上的中心厚度CT2满足1.5＜CT4/CT2＜3.0。

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在所述光轴上的间隔距离T12与所述第二透镜和所述第三透镜在所述光轴上的间隔距离T23满足0.8＜T12/T23＜2.2。

根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第四透镜的成像侧表面的曲率半径R8与所述第一透镜的像源侧表面的曲率半径R1满足-1.5≤R8/R1≤-1.0。

根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第二透镜的成像侧表面的曲率半径R4与所述第二透镜的像源侧表面的曲率半径R3满足-2.4＜R4/R3＜-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与所述第二透镜的有效焦距f2满足f/f2≤-4.0。