【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種投影光學(xué)系統(tǒng)，尤其是一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著投影技術(shù)的發(fā)展，投影機(jī)被廣泛應(yīng)用在教育、醫(yī)療、家用等領(lǐng)域，人們對(duì)投影機(jī)的要求越來(lái)越高，鏡頭作為投影機(jī)的核心部件，對(duì)各種參數(shù)的要求夜隨之提高，但目前市場(chǎng)上投影機(jī)鏡頭普遍存在這樣的缺點(diǎn)：鏡頭光圈小，導(dǎo)致投影機(jī)在白天投影的畫(huà)面亮度低，影響日常的使用；少部分鏡頭雖然光圈比較大，但由于使用了較多球面或者玻璃非球面，導(dǎo)致價(jià)格昂貴；也有少部分鏡頭為了降低成本，提高鏡頭的放大率，在鏡頭中采用塑料非球面，但由于投影機(jī)發(fā)熱量大，這類(lèi)鏡頭往往會(huì)因?yàn)楦邷爻霈F(xiàn)虛焦現(xiàn)象；目前市場(chǎng)上還沒(méi)有克服以上全部缺點(diǎn)的投影鏡頭。
因此，本發(fā)明正是基于以上的不足而產(chǎn)生的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光圈大，體積小，低成本，放大率高、高溫共焦的大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案：一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，從投射面到發(fā)光芯片依次設(shè)置有：
第一透鏡，所述第一透鏡為球面透鏡，且光焦度為負(fù)；
第二透鏡，所述第二透鏡為非球面透鏡，光焦度為負(fù)；且第二透鏡兩面均彎向發(fā)光芯片；
光闌；
第三透鏡，所述第三透鏡為球面透鏡，光焦度為正，且第三透鏡采用雙凸透鏡；
第四透鏡，所述第四透鏡為球面透鏡，且光焦度為負(fù)；
第五透鏡，所述第五透鏡為球面透鏡，且光焦度為正；
第六透鏡，所述第六透鏡為球面透鏡，且光焦度為正；
第七透鏡，所述第七透鏡為非球面透鏡；且光焦度為正；
棱鏡。
如上所述的一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡采用玻璃材質(zhì)，所述的第二透鏡和第七透鏡采用塑料材質(zhì)。
如上所述的一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的光焦度為φ1，所述第二透鏡的光焦度為φ2，所述第三透鏡的光焦度為φ3，所述第四透鏡的光焦度為φ4，第五透鏡的光焦度為φ5，第六透鏡的光焦度為φ6，第七透鏡的光焦度為φ7，滿足：1.68<|φ1/φ2|<1.71，-0.06<φ4<-0.05，0.028<φ5<0.031，0.02<φ6<0.025，0.01<φ7<0.02。
如上所述的一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡的膨脹系數(shù)p2，第七透鏡的膨脹系數(shù)p7，滿足70<p4<80,p4/p5＝1。
如上所述的一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡為光學(xué)球面玻璃，所述第二透鏡和所述第七透鏡為塑膠非球面鏡片。
如上所述的一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡和第七透鏡的非球面的表面形狀滿足以下方程：
在公式中，參數(shù)c為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形；a1至a8分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，達(dá)到了如下效果：
1、本發(fā)明光圈大，可支持f1.4的光圈。
2、本發(fā)明采用玻璃鏡片和塑膠鏡片的混合使用，并實(shí)現(xiàn)了高溫狀態(tài)下不虛焦。
3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅采用了2枚塑膠非球面，極大的降低了鏡頭的成本。
【附圖說(shuō)明】
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中：
圖1為本發(fā)明示意圖；
附圖說(shuō)明：1、第一透鏡；2、第二透鏡；3、第三透鏡；4、第四透鏡；5、第五透鏡；6、第六透鏡；7、第七透鏡；8、棱鏡；9、發(fā)光芯片；10、光闌。
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，一種大光圈投影光學(xué)系統(tǒng)，從投射面到發(fā)光芯片9依次設(shè)置有：
第一透鏡1，所述第一透鏡1為球面透鏡，且光焦度為負(fù)；
第二透鏡2，所述第二透鏡2為非球面透鏡，光焦度為負(fù)；且第二透鏡2兩面均彎向發(fā)光芯片9；
光闌10；
第三透鏡3，所述第三透鏡3為球面透鏡，光焦度為正，且第三透鏡3采用雙凸透鏡；
第四透鏡4，所述第四透鏡4為球面透鏡，且光焦度為負(fù)；
第五透鏡5，所述第五透鏡5為球面透鏡，且光焦度為正；
第六透鏡6，所述第六透鏡6為球面透鏡，且光焦度為正；
第七透鏡7，所述第七透鏡7為非球面透鏡；且光焦度為正；
棱鏡8。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述第一透鏡1、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5和第六透鏡6采用玻璃材質(zhì)，第二透鏡2和第七透鏡7采用塑料材質(zhì)。本發(fā)明采用玻璃鏡片和塑膠鏡片的混合使用，并實(shí)現(xiàn)了高溫狀態(tài)下不虛焦。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述第一透鏡1的光焦度為φ1，所述第二透鏡2的光焦度為φ2，所述第三透鏡3的光焦度為φ3，所述第四透鏡4的光焦度為φ4，第五透鏡5的光焦度為φ5，第六透鏡6的光焦度為φ6，第七透鏡7的光焦度為φ7，滿足：1.68<|φ1/φ2|<1.71，-0.06<φ4<-0.05，0.028<φ5<0.031，0.02<φ6<0.025，0.01<φ7<0.02。
在本實(shí)施例中，第一透鏡光焦度為負(fù)，第二透鏡光焦度為負(fù)，滿足1.68<|φ1/φ2|<1.71,可實(shí)現(xiàn)較大放大率的同時(shí)，增大后工作距離，并且第二透鏡采用非球面，校正大角度光線的象散和場(chǎng)曲，使進(jìn)入后組的光線具有較小的角度與剩余像差。第三透鏡采用雙凸透鏡，光焦度為正，滿足0.02<φ3<0.03,可增加進(jìn)入后組的光線高度，并校正光闌球差；第四透鏡的光焦度為負(fù)，第五透鏡的光焦度為正，第六透鏡的光焦度為正，第七透鏡的光焦度為正，按照此光焦度負(fù)正正正的順序從投射面到發(fā)光芯片依次排列，同時(shí)滿足-0.06<φ4<-0.05，0.028<φ5<0.031，0.02<φ6<0.025，0.01<φ7<0.02，可對(duì)較高光線的球差慧差等像差進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)大光圈。第7透鏡采用非球面，與第二透鏡配合使用，可完全校正大角度光線的畸變和象散，提高系統(tǒng)分辨率。
所述第二透鏡2為塑料非球面，光焦度φ4為負(fù)，第七透鏡7為塑料非球面，光焦度φ7為正，兩片塑料非球面的使用，極大的降低了系統(tǒng)的成本。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述第二透鏡2的膨脹系數(shù)p2，第七透鏡7的膨脹系數(shù)p7，滿足70<p4<80,p4/p5＝1，可實(shí)現(xiàn)高溫狀態(tài)下，光學(xué)系統(tǒng)不離焦。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述的第一透鏡1、第三透鏡3、
第四透鏡4、第五透鏡5和第六透鏡6為光學(xué)球面玻璃，所述第二透鏡2和所述第七透鏡7為塑膠非球面鏡片。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述第二透鏡2和第七透鏡7的非球面的表面形狀滿足以下方程：
在公式中，參數(shù)c為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形；a1至a8分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
以下案例為f1.4，使用距離1.8m，放大率為109倍的投影鏡頭的實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)：
第二透鏡2的第一面s3的系數(shù)為：
k：-1.849548
a1：0
a2：-8.2716931e-005
a3：4.1070432e-007
a4：-2.7340371e-010
a5：-7.7509157e-013
a6：-1.5269798e-014
a7：5.0212787e-017
第二透鏡2的第二面s4的系數(shù)為：
k：-1.750529
a1：0
a2：-1.8327946e-005
a3：-6.7572957e-008
a4：2.3927704e-009
a5：-5.8877382e-012
a6：-5.6641876e-014
a7：2.0893724e-016
第七透鏡7的第一面s13的系數(shù)為：
k：-0.9849285
a1：0
a2：-1.7586777e-005
a3：-8.2907262e-008
a4：4.4520215e-011
a5：-1.9180415e-012
a6：1.7761685e-014
a7：-7.0872787e-017
第七透鏡7的第二面s14的系數(shù)為：
k：1.235455
a1：0
a2：6.6605873e-007
a3：-9.0829998e-008
a4：-1.4387509e-010
a5：1.5958182e-012
a6：-6.4299937e-015
a7：-6.4467233e-018。