[发明专利]一种大孔径的三片式透镜光学镜头

说明书

本发明系提供一种大孔径的三片式透镜光学镜头，包括依次设置的光阑、具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜，第一透镜的两面分别为S1面和S2面，第二透镜的两面分别为S3面和S4面，第三透镜的两面分别为S5面和S6面，S6面远离S5面的一侧设有S7面，S6面处或S6面与S7面之间设有透镜框；|ST‑F_obj|＜0.5f₀；S1面至S7面的口径依次递减，|r₃|＜|r₄|，|r₅|＜|r₆|，第一透镜的等效焦距大于第三透镜的等效焦距；G₁₂＜G₂₃，镜头的数值孔径大于0.6。本发明通过增大数值孔径来提高能量利用率，成像品质高，整体结构简单稳定。

技术领域

本发明涉及光学镜头，具体公开了一种大孔径的三片式透镜光学镜头。

背景技术

传统技术中，采用投影原理的车大灯镜头由光源、光能收集元件、明暗截止线结构和凸透镜的组合而成。

现在新发展的像素大灯，也称之为矩阵式大灯，使用了灯光数字投影技术，使得车大灯不仅仅有照明功能，还能在地面投影图案，如天气情况、道路导航，或是其他供车外人员识别的符号。像素大灯的光学系统主要包括可以发光的像元(如mini LED、microLED、LCD液晶屏、LCOS或是被点亮的DMD数字微镜)和投射的光学镜头。为了使投影图案清晰可见，镜头需要实现良好的光学性能：消除色差、场曲、像散等多种光学像差。

现有技术中的光学镜头需要恰当地组合多片正负透镜的联合使用，从而消除像差。具体使用的光学透镜数量与光学镜头的参数、性能指标以及使用的光学材料和光学工艺相关，稍微复杂的光学镜头的透镜数量可以达10片以上，目前用于手机的光学镜头中透镜的数量多为6片以上，成本高。

库克三片式透镜系统，如图1所示，可以对多种像差都有不错的校正，能有较好的成像品质，但原始设计的数值孔径较小，一般不超过0.2，这意味着光能利用率低，且透镜装配使用时需要非常精确的调整，容差率小，使用要求高。

像素大灯兼具照明与成像的功能，一方面需要更高的能量利用率，需要的亮度更高，另一方面投影的成像具有一定的像质要求，尤其需要低色差。此外，由于汽车应用的特殊性，光学镜头需要具备更高的热学可靠性、更好的震动可靠性和更轻的质量，为进一步提高市场竞争力，同时需求更低的成本。

现有技术中的光学镜头无法同时满足高能量利用率、高成像品质、结构简单稳定和成本低的性能需求。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种大孔径的三片式透镜光学镜头，能量利用率高、成像品质高、结构简单稳定、制作使用成本低。

为解决现有技术问题，本发明公开一种大孔径的三片式透镜光学镜头，包括依次设置的光阑、具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜，第一透镜的两面分别为S1面和S2面，第二透镜的两面分别为S3面和S4面，第三透镜的两面分别为S5面和S6面，S1面、S2面、S3面、S4面、S5面和S6面依次排列，S6面远离S5面的一侧设有S7面，S6面处或S6面与S7面之间设有透镜框，S1面、S2面和S5面均为凸面，S3面为凹面；

光阑与镜头的物方焦点之间的距离为|ST-F_obj|，镜头的等效焦距为f₀，|ST-F_obj|0.5f₀；