一种带多个镜片的车灯透镜光学系统的制作方法

1.本实用新型涉及汽车前照灯照明领域，尤其涉及一种带多个镜片的车灯透镜光学系统。

背景技术：

2.随着汽车前部灯具技术的快速发展，像素式大灯逐渐活跃在市场中，这就赋予了汽车大灯在照明之外的其他功能，如在地面投影指示标记、logo标记等。上述的像素式大灯光学系统主要包括可以发光的像元和投射的光学镜头。为了使投影图案清晰可见，镜头需要实现良好的光学性能：消除差、场曲、像散等多种光学像差。传统镜头因为镜片形状和材料的限制，体积不易缩小，同时大光圈下的成像品质也难以保证，如本技术人在先申请的专利cn202123372412.2中，仅能实现百级像素的要求，无法实现投影图案清晰可见。因此，如何能同时满足高成像品质、小型化和小热漂移的需求，是本领域需努力研究的方向。

技术实现要素：

3.为了解决现有技术中光学镜头因为镜片形状和材料的限制，体积不易缩小，无法实现投影图案清晰可见的技术问题，本实用新型提供了一种带多个镜片的车灯透镜光学系统，合理地组合多片正负屈光度的透镜，从而消除像差，实现了高像素及超高像素投影灯模块在车灯领域的较好表现。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带多个镜片的车灯透镜光学系统，包括光源和六片光学镜片，六片所述光学镜片自光源侧至外侧依次为具有正屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜、具有负屈光度的第四透镜、具有正屈光度的第五透镜及具有正屈光度的第六透镜，令所述第一透镜的透光直径为d1，第二透镜的透光直径为d2，第三透镜的透光直径为d3，第四透镜的透光直径为d4，第五透镜的透光直径为d5；第六透镜的透光直径为d6；第四透镜的焦距为f4，则满足下列关系式：d1≤d2≤d3≤d4≤d5≤d6≤43mm；-30mm《f4《-25mm。
5.进一步的，d1＝30mm、d2＝30mm、d3＝40mm、d4＝40mm、d5＝40mm、d6＝42.6mm。
6.进一步的，所述光源为矩阵式分布光源。
7.进一步的，令所述光源的最大对角线尺寸为ih，六片光学镜片的光轴方向总长度为l，则4.4《l/ih《4.8。
8.进一步的，令所述第一透镜的阿贝数为vd1，第四透镜的阿贝数为vd4，则满足下列关系式：vd1≥60，vd4≤30，且vd1/vd4》2。
9.进一步的，令第三透镜的折射率为nd3，则1.7《nd3《1.9。
10.进一步的，相邻两个光学镜片之间的间距中，第二透镜与第三透镜的间距最大，第五透镜与第六透镜的间距最小。
11.进一步的，所述第一透镜的入光面曲率半径为r1、出光面曲率半径为r2，第二透镜的曲率半径入光面曲率半径为r3、出光面曲率半径为r4，第三透镜的入光面曲率半径为r5、
出光面曲率半径为r6，第四透镜的入光面曲率半径为r7、出光面曲率半径为r8，第五透镜的入光面曲率半径为r9、出光面曲率半径为r10，第六透镜的入光面曲率半径为r11、出光面曲率半径为r12，其中r5与r8曲率半径符号相同且均朝向光轴正后方；其他曲率半径符号与r5、r8相反。
12.本实用新型的有益效果是：
13.本实用新型所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，合理地组合多片正负屈光度的透镜，从而消除像差，光源发出的光线被其整形投影到车外空间，可以实现高像素adb和投影功能，能够满足万级以上像素的车灯照明需求，并结合合理的透光直径设计，使光学系统的体积达到最小化。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
15.图1是本实用新型所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统的具体实施方式的主视图；
16.图2是本实用新型所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统的具体实施方式尺寸标注示意图；
17.图3是波长为486nm、588nm和656nm的光经过图1所示带多个镜片的车灯透镜光学系统后的垂直差图；
18.图4是波长为486nm、588nm和656nm的光经过图1所示带多个镜片的车灯透镜光学系统后的轴向差图；
19.图5是图1所示带多个镜片的车灯透镜光学系统的相对照度图；
20.图6是波长为486nm、588nm和656nm的光经过图1所示带多个镜片的车灯透镜光学系统后的场曲和畸变示意图。
21.图中，1、光源，2、第一透镜，3、第二透镜，4、第三透镜，5、第四透镜，6、第五透镜，7、第六透镜。
具体实施方式
22.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.一种带多个镜片的车灯透镜光学系统，包括光源1和六片光学镜片，六片所述光学镜片自光源1侧至外侧依次为具有正屈光度的第一透镜2、具有正屈光度的第二透镜3、具有正屈光度的第三透镜4、具有负屈光度的第四透镜5、具有正屈光度的第五透镜6及具有正屈光度的第六透镜7，令第一透镜2的透光直径为d1，第二透镜3的透光直径为d2，第三透镜4的透光直径为d3，第四透镜5的透光直径为d4，第五透镜6的透光直径为d5；第六透镜7的透光直径为d6；第四透镜5的焦距为f4，则满足下列关系式：d1≤d2≤d3≤d4≤d5≤d6≤43mm；-30mm《f4《-25mm。
24.与现有技术相比，本实用新型将光学镜片数量增加至六片，屈光度分配合理，敏感
度和性能有较好的表现，使光源1发出的光线被六片光学镜片整形投影到车外空间时，可以实现高像素adb和投影功能，能够满足万级以上像素的车灯照明需求，同时通过透光直径的合理设置，使整个光学系统的轴向长度增加较小，整体体积保持在较小范围内。
25.第一透镜2的入光面曲率半径为r1、出光面曲率半径为r2，第二透镜3的曲率半径入光面曲率半径为r3、出光面曲率半径为r4，第三透镜4的入光面曲率半径为r5、出光面曲率半径为r6，第四透镜5的入光面曲率半径为r7、出光面曲率半径为r8，第五透镜6的入光面曲率半径为r9、出光面曲率半径为r10，第六透镜7的入光面曲率半径为r11、出光面曲率半径为r12，其中r5与r8曲率半径符号相同且均朝向光轴正后方；其他曲率半径符号与r5、r8相反。所述光轴正后方是指与光束传播方向相反的方向，即第三透镜4的入光面和第四透镜5的出光面向光源1方向凸出。
26.图1所示为本实用新型第一实施例的一种带多个镜片的车灯透镜光学系统，包括光源1和六片光学镜片，光源1为矩阵式分布光源1，六片所述光学镜片自光源1侧至外侧依次为具有正屈光度的第一透镜2、具有正屈光度的第二透镜3、具有正屈光度的第三透镜4、具有负屈光度的第四透镜5、具有正屈光度的第五透镜6及具有正屈光度的第六透镜7，每个光学镜片均为双曲面透镜，第一透镜2、第二透镜3、第五透镜6的入光面均为凹面，出光面均为凸面，第三透镜4的入光面为凸面、出光面为凸面，第四透镜5的入光面和出光面为凹面，第六透镜7的入光面为平面，出光面为凸面，令第一透镜2的透光直径为d1，第二透镜3的透光直径为d2，第三透镜4的透光直径为d3，第四透镜5的透光直径为d4，第五透镜6的透光直径为d5；第六透镜7的透光直径为d6；第四透镜5的焦距为f4，则满足下列关系式：d1≤d2≤d3≤d4≤d5≤d6≤43mm；-30mm《f4《-25mm。透镜的整体开口尺寸较小，满足了车灯级光学镜头小尺寸的设计要求。屈光度的分配合理和投影焦距的合理设置使系统的敏感度和性能有较好的表现。
27.第一透镜2采用高阿贝数材料，散系数较小，光束进入透镜中发生散的概率较小，第四透镜5采用低阿贝数材料，第一透镜2的阿贝数为vd1，第四透镜5的阿贝数为vd4，则满足下列关系式：vd1≥60，vd4≤30，且vd1/vd4》2，通过第一透镜2和第二透镜3的阿贝数大小和比例合理设置，有效矫正差，提高成像清晰度。
28.令光源1的最大对角线尺寸为ih，六片光学镜片的光轴方向总长度为l，则4.4《l/ih《4.8，该设计可以控制光学系统的光轴方向总长度，避免因光学镜片的数量增加导致整体体积增加过大。
29.令第三透镜4的折射率为nd3，则1.7《nd3《1.9，透镜的折射率越大，光线的偏转角度越大，焦距越短，光线偏转角度过大会导致无法进入第四透镜5的入光面，焦距过长会导致第三透镜4与第四透镜5轴向间距增大或者第四透镜5中投影不清晰，因此，需要合理设计第三透镜4的折射率nd3。
30.进一步的，相邻两个光学镜片之间的间距中，第二透镜3与第三透镜4的间距最大，第五透镜6与第六透镜7的间距最小，用于实现更好的成像效果。
31.以下示出了依据第一实施例的带多个镜片的车灯透镜光学系统的设计数据。
32.表1示意出第一实施例的带多个镜片的车灯透镜光学系统的参数值。
[0033][0034][0035]
其中，
[0036]
t1表示第一透镜2的厚度；
[0037]
t2表示第二透镜3的厚度；
[0038]
t3表示第三透镜4的厚度；
[0039]
t4表示第四透镜5的厚度；
[0040]
t5表示第五透镜6的厚度；
[0041]
t6表示第六透镜7的厚度；
[0042]
f(efl)表示六片光学镜片的组合焦距；
[0043]
f1表示第一透镜2的焦距；
[0044]
f2表示第二透镜3的焦距；
[0045]
f3表示第三透镜4的焦距；
[0046]
f4表示第四透镜5的焦距；
[0047]
f5表示第五透镜6的焦距；
[0048]
f6表示第六透镜7的焦距；
[0049]
d1表示第一透镜2的外径口径；
[0050]
d2表示第二透镜3的外径口径；
[0051]
d3表示第三透镜4的外径口径；
[0052]
d4表示第四透镜5的外径口径；
[0053]
d5表示第五透镜6的外径口径；
[0054]
d6表示第六透镜7的外径口径；
[0055]
nd1表示第一透镜2的折射率；
[0056]
nd2表示第二透镜3的折射率；
[0057]
nd3表示第三透镜4的折射率；
[0058]
nd4表示第四透镜5的折射率；
[0059]
nd5表示第五透镜6的折射率；
[0060]
nd6表示第六透镜7的折射率；
[0061]
vd1表示第一透镜2的阿贝数；
[0062]
vd 2表示第二透镜3的阿贝数；
[0063]
vd 3表示第三透镜4的阿贝数；
[0064]
vd 4表示第四透镜5的阿贝数；
[0065]
vd 5表示第五透镜6的阿贝数；
[0066]
vd 6表示第六透镜7的阿贝数；
[0067]
d12表示第一透镜2和第二透镜3之间的间距；
[0068]
d23表示第二透镜3和第三透镜4之间的间距；
[0069]
d34表示第三透镜4和第四透镜5之间的间距；
[0070]
d45表示第四透镜5和第五透镜6之间的间距；
[0071]
d56表示第五透镜6和第六透镜7之间的间距。
[0072]
图1和图2展示了本实用新型的带多个镜片的车灯透镜光学系统的整体结构示意图，图3-图6分别展示了本实用新型第一实施例的带多个镜片的车灯透镜光学系统的垂直差、轴向差、相对照度以及场曲和畸变图。结合附图可以得知，按照本实用新型第一实施例得到的带多个镜片的车灯透镜光学系统，可以用于高清像素投影，镜头拥有很好的图像解析力。
[0073]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0074]
在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。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例中以合适的方式结合。
[0075]
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：

1.一种带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：包括光源(1)和六片光学镜片，六片所述光学镜片自光源(1)侧至外侧依次为具有正屈光度的第一透镜(2)、具有正屈光度的第二透镜(3)、具有正屈光度的第三透镜(4)、具有负屈光度的第四透镜(5)、具有正屈光度的第五透镜(6)及具有正屈光度的第六透镜(7)，令所述第一透镜(2)的透光直径为d1，第二透镜(3)的透光直径为d2，第三透镜(4)的透光直径为d3，第四透镜(5)的透光直径为d4，第五透镜(6)的透光直径为d5；第六透镜(7)的透光直径为d6；第四透镜(5)的焦距为f4，则满足下列关系式：d1≤d2≤d3≤d4≤d5≤d6≤43mm；-30mm<f4<-25mm。2.根据权利要求1所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：d1＝30mm、d2＝30mm、d3＝40mm、d4＝40mm、d5＝40mm、d6＝42.6mm。3.根据权利要求1所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：所述光源(1)为矩阵式分布光源(1)。4.根据权利要求1所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：令所述光源(1)的最大对角线尺寸为ih，六片光学镜片的光轴方向总长度为l，则4.4<l/ih<4.8。5.根据权利要求1所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：令所述第一透镜(2)的阿贝数为vd1，第四透镜(5)的阿贝数为vd4，则满足下列关系式：vd1≥60，vd4≤30，且vd1/vd4>2。6.根据权利要求1所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：令第三透镜(4)的折射率为nd3，则1.7<nd3<1.9。7.根据权利要求1所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：相邻两个光学镜片之间的间距中，第二透镜(3)与第三透镜(4)的间距最大，第五透镜(6)与第六透镜(7)的间距最小。8.根据权利要求1所述的带多个镜片的车灯透镜光学系统，其特征在于：所述第一透镜(2)的入光面曲率半径为r1、出光面曲率半径为r2，第二透镜(3)的曲率半径入光面曲率半径为r3、出光面曲率半径为r4，第三透镜(4)的入光面曲率半径为r5、出光面曲率半径为r6，第四透镜(5)的入光面曲率半径为r7、出光面曲率半径为r8，第五透镜(6)的入光面曲率半径为r9、出光面曲率半径为r10，第六透镜(7)的入光面曲率半径为r11、出光面曲率半径为r12，其中r5与r8曲率半径符号相同且均朝向光轴正后方；其他曲率半径符号与r5、r8相反。

技术总结

本实用新型公开了一种带多个镜片的车灯透镜光学系统，包括光源和六片光学镜片，六片所述光学镜片自光源侧至外侧依次为具有正屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜、具有负屈光度的第四透镜、具有正屈光度的第五透镜及具有正屈光度的第六透镜，第一透镜的透光直径为D1，第二透镜的透光直径为D2，第三透镜的透光直径为D3，第四透镜的透光直径为D4，第五透镜的透光直径为D5；第六透镜的透光直径为D6；第四透镜的焦距为f4，则满足下列关系式：D1≤D2≤D3≤D4≤D5≤D6≤43mm；-30mm<f4<-25mm。本实用新型光源发出的光线被其整形投影到车外空间，可以实现高像素ADB和投影功能，能够满足万级以上像素的车灯照明需求。的车灯照明需求。的车灯照明需求。