一種變形投影鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變形投影鏡頭，該投影鏡頭由基本投影透鏡組和變形透鏡組組成，所述變形鏡組含有柱面透鏡，變形鏡組在子午截面方向和弧矢截面方向具有不同的放大率，投影圖像的垂直方向相對(duì)于水平方向被壓縮，縱向壓縮的圖像繼而投射到合成器上，其中該合成器的豎直方向的放大率大于水平方向的放大率，以補(bǔ)償柱面變形鏡頭對(duì)投影圖像的縱向壓縮。變形投影鏡頭用于汽車抬頭顯示系統(tǒng)有效得減小了反射鏡的高度，有利于抬頭顯示系統(tǒng)整體厚度的減小。
【專利說(shuō)明】一種變形投影鏡頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變形投影鏡頭，屬于光學(xué)成像【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車抬頭顯示系統(tǒng)HUD的出現(xiàn)增加了行車的安全性。由于駕駛艙的空間有限，抬頭顯示系統(tǒng)HUD結(jié)構(gòu)日趨緊湊，其厚度也在不斷減小。
[0003]然而，傳統(tǒng)的抬頭顯示系統(tǒng)中用于轉(zhuǎn)折光路的反射鏡尺寸，特別是豎直高度過(guò)大，這一因素限制了抬頭顯示系統(tǒng)HUD厚度的進(jìn)一步縮小。如果解除這一限制，就可以有效減小抬頭顯示裝置的厚度，使其結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧便攜。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提出一種減小了子午面內(nèi)的成像高度的變形投影鏡頭，本發(fā)明還有一目的在于提供該變形投影鏡頭的應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明提出一種變形投影鏡頭，該鏡頭從投影成像面到顯示芯片方向依次包括變形鏡組和基本投影鏡組，所述變形鏡組從投影成像面到顯示芯片方向依次包括具有正光焦度的第一柱面透鏡、具有負(fù)光焦度的非球面透鏡和具有負(fù)光焦度的第二柱面透鏡，所述基本投影鏡組從投影成像面到顯示芯片方向依次包括一個(gè)第一透鏡、一個(gè)第二透鏡和一個(gè)第三透鏡，所述第一透鏡是具有正光焦度的非球面透鏡，所述第二透鏡是具有負(fù)光焦度的膠合透鏡，所述第三透鏡是具有正光焦度的非球面透鏡，該變形投影鏡頭滿足條件式:
[0006]2.25 < fy/fx < 2.27
[0007]0.08 < flly/fly < 0.1
[0008]-0.2 < f13y/fly < -0.14
[0009]-4.5 < f13x/flx < -4.2
[0010]3.5 < f21/f2 < 3.8
[0011]-3.7 < f22/f2 < -3.2
[0012]0.9 < f23/f2 <1.2
[0013]其中，仁、仁分別為變形投影鏡頭在子午方向和弧矢方向的組合焦距，flly、f13y分別為第一柱面透鏡和第二柱面透鏡在子午方向的焦距，f13x為第二柱面鏡在弧矢方向的焦距，fly> flx分別為變形鏡組在子午方向和弧矢方向的組合焦距，f21、f22、f23分別為基本投影鏡組中的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡的焦距，f2為基本投影鏡組的組合焦距。
[0014]本發(fā)明所述第一柱面透鏡為平凸柱面透鏡，凸面朝向成像面，平面朝向顯示芯片；所述非球面透鏡為凹凸透鏡，凹面朝向成像面，凸面朝向顯示芯片；所述第二柱面透鏡為凹凸膠合鏡，所述膠合面為球面，凸面朝向成像面，凹面朝向顯示芯片；所述第一透鏡為凹凸透鏡，凸面朝向成像面，凹面朝向顯示芯片；所述第二透鏡為凹凸膠合鏡，凹面朝向成像面，凸面朝向顯示芯片，膠合面為平面；所述第三透鏡為非球面透鏡，所述非球面鏡為雙凸透鏡。
[0015]本發(fā)明所述非球面可以由下式描述:
【權(quán)利要求】
1.一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述變形投影鏡頭從投影成像面到顯示芯片方向依次包括變形鏡組和基本投影鏡組，所述變形鏡組從投影成像面到顯示芯片方向依次包括具有正光焦度的第一柱面透鏡、具有負(fù)光焦度的非球面透鏡和具有負(fù)光焦度的第二柱面透鏡，所述基本投影鏡組從投影成像面到顯示芯片方向依次包括一個(gè)第一透鏡、一個(gè)第二透鏡和一個(gè)第三透鏡，所述第一透鏡是具有正光焦度的非球面透鏡，所述第二透鏡是具有負(fù)光焦度的膠合透鏡，所述第三透鏡是具有正光焦度的非球面透鏡，該變形投影鏡頭滿足條件式:
2 25 < fy/fx < 2.27
0.08 < flly/fly < 0.1
-0.2 < f13y/fly < -0.14
-4.5 < f13x/flx < -4.2
3.5 < f21/f2 < 3.8
_3.7〈 f22/f2〈 ~3.2
0.9 < f23/f2 < 1.2 其中，fy、fx*別為變形投影鏡頭在子午方向和弧矢方向的組合焦距，flly、f13y分別為第一柱面透鏡和第二柱面透鏡在子午方向的焦距，f13x為第二柱面鏡在弧矢方向的焦距，fly>flx分別為變形鏡組在子午方向和弧矢方向的組合焦距，f21、f22、f23分別為基本投影鏡組中的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡的焦距，f2為基本投影鏡組的組合焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述第一柱面透鏡為平凸柱面透鏡，凸面朝向成像面，平面朝向顯示芯片；所述非球面透鏡為凹凸透鏡，凹面朝向成像面，凸面朝向顯示芯片；所述第二柱面透鏡為凹凸膠合鏡，所述膠合面為球面，凸面朝向成像面，凹面朝向顯示芯片；所述第一透鏡為凹凸透鏡，凸面朝向成像面，凹面朝向顯示芯片；所述第二透鏡為凹凸膠合鏡，凹面朝向成像面，凸面朝向顯示芯片，膠合面為平面；所述第三透鏡為非球面透鏡，所述非球面鏡為雙凸透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述非球面可以由下式描述:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述第一柱面透鏡和第二柱面透鏡的柱面母線為圓弧的截面平行于子午截面，即通過(guò)光軸和16:9顯示芯片圖像源短邊的截面，子午截面方向上具有光焦度；柱面母線為直線的截面平行于弧矢截面，即通過(guò)光軸和16:9顯示芯片圖像源長(zhǎng)邊的截面，弧矢截面方向上沒(méi)有光焦度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述變形投影鏡頭的變形比為1.9~2.1，所述變形比為弧矢方向的放大倍率與子午方向的放大倍率之比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述變形比為1.932。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述變形投影鏡頭的MTF值在0.2以上；所述變形投影鏡頭的RMS光斑半徑均小于7 μ m ;所述變形投影鏡頭的相對(duì)主光線的光線像差控制在50 μ m范圍以內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述變形鏡組由具有正光焦度的柱面透鏡(11)、非球面透鏡(12)和具有負(fù)光焦度的柱面透鏡(13)組成；正柱面透鏡在前，負(fù)柱面透鏡在后，非球面透鏡位于兩片柱面鏡之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的一種變形投影鏡頭，其特征在于:所述變形投影鏡頭應(yīng)用于汽車抬頭顯示系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G02B3/06GK104007541SQ201410185164
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】高志強(qiáng), 王東平, 密保秀 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)