【技術領域】
本發明涉及一種投影光學系統，尤其是一種大光圈投影光學系統。
背景技術：
隨著投影技術的發展，投影機被廣泛應用在教育、醫療、家用等領域，人們對投影機的要求越來越高，鏡頭作為投影機的核心部件，對各種參數的要求夜隨之提高，但目前市場上投影機鏡頭普遍存在這樣的缺點：鏡頭光圈小，導致投影機在白天投影的畫面亮度低，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，導致價格昂貴；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，但由于投影機發熱量大，這類鏡頭往往會因為高溫出現虛焦現象；目前市場上還沒有克服以上全部缺點的投影鏡頭。
因此，本發明正是基于以上的不足而產生的。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供了一種結構簡單，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系統。
為解決上述技術問題，本發明采用了下述技術方案：一種大光圈投影光學系統，其特征在于，從投射面到發光芯片依次設置有：
第一透鏡，所述第一透鏡為球面透鏡，且光焦度為負；
第二透鏡，所述第二透鏡為非球面透鏡，光焦度為負；且第二透鏡兩面均彎向發光芯片；
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；
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系統，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，所述的第二透鏡和第七透鏡采用塑料材質。
如上所述的一種大光圈投影光學系統，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系統，其特征在于，所述第二透鏡的膨脹系數p2，第七透鏡的膨脹系數p7，滿足70<p4<80,p4/p5＝1。
如上所述的一種大光圈投影光學系統，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系統，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c為半徑所對應的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數；當k系數小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k系數等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形；a1至a8分別表示各徑向坐標所對應的系數。
與現有技術相比，本發明的一種大光圈投影光學系統，達到了如下效果：
1、本發明光圈大，可支持f1.4的光圈。
2、本發明采用玻璃鏡片和塑膠鏡片的混合使用，并實現了高溫狀態下不虛焦。
3、本發明結構簡單，僅采用了2枚塑膠非球面，極大的降低了鏡頭的成本。
【附圖說明】
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明，其中：
圖1為本發明示意圖；
附圖說明：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、發光芯片；10、光闌。
【具體實施方式】
下面結合附圖對本發明的實施方式作詳細說明。
如圖1所示，一種大光圈投影光學系統，從投射面到發光芯片9依次設置有：
第一透鏡1，所述第一透鏡1為球面透鏡，且光焦度為負；
第二透鏡2，所述第二透鏡2為非球面透鏡，光焦度為負；且第二透鏡2兩面均彎向發光芯片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；
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，第二透鏡2和第七透鏡7采用塑料材質。本發明采用玻璃鏡片和塑膠鏡片的混合使用，并實現了高溫狀態下不虛焦。
如圖1所示，在本實施例中，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。
在本實施例中，第一透鏡光焦度為負，第二透鏡光焦度為負，滿足1.68<|φ1/φ2|<1.71,可實現較大放大率的同時，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曲，使進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，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，按照此光焦度負正正正的順序從投射面到發光芯片依次排列，同時滿足-0.06<φ4<-0.05，0.028<φ5<0.031，0.02<φ6<0.025，0.01<φ7<0.02，可對較高光線的球差慧差等像差進行校正，實現大光圈。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，提高系統分辨率。
所述第二透鏡2為塑料非球面，光焦度φ4為負，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，極大的降低了系統的成本。
如圖1所示，在本實施例中，所述第二透鏡2的膨脹系數p2，第七透鏡7的膨脹系數p7，滿足70<p4<80,p4/p5＝1，可實現高溫狀態下，光學系統不離焦。
如圖1所示，在本實施例中，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c為半徑所對應的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數；當k系數小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k系數等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形；a1至a8分別表示各徑向坐標所對應的系數。
以下案例為f1.4，使用距離1.8m，放大率為109倍的投影鏡頭的實際設計參數：
第二透鏡2的第一面s3的系數為：
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。