CN114994869B - 光学系统、投影镜头及投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种光学系统、投影镜头及投影设备，其中，光学系统应用于投影镜头，该光学系统包括沿投影镜头的光轴的方向由物侧至像侧依次设置的第一镜片、第二镜片和第三镜片；其中，第一镜片为具有正光焦度的球面镜，第一镜片的折射率大于1.7；第二镜片为具有负光焦度的非球面镜，第二镜片的阿贝数小于30；第三镜片为具有正光焦度的非球面镜，第三镜片的阿贝数大于第二镜片的阿贝数，且第三镜片的阿贝数与第二镜片的阿贝数的差值大于25。本申请实施例所提供的光学系统中，仅使用三个镜片便能够使光学系统拥有较良好的成像品质，更有利于缩短光学系统的总长度、减轻投影镜头的重量、降低投影镜头的制造成本。

Description

光学系统、投影镜头及投影设备

技术领域

本申请涉及投影技术领域，尤其涉及一种光学系统、投影镜头及投影设备。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本申请相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着市场需求的增加，本领域着力于提高投影设备的光学性能，以在不同的投射距离下均能实现较高的清晰度。然而，为了追求较高的光学性能，往往需要较多的镜片，使得相关技术中的投影镜头均存在重量较大、制造成本较高的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种光学系统、投影镜头及投影设备，以实现投影镜头的轻量化、降低投影镜头的制造成本。具体技术方案如下：

本申请第一方面的实施例提供了一种光学系统，应用于投影镜头，所述光学系统包括沿所述投影镜头的光轴的方向由物侧至像侧依次设置的第一镜片、第二镜片和第三镜片；其中，所述第一镜片为具有正光焦度的球面镜，所述第一镜片的折射率大于1.7；所述第二镜片为具有负光焦度的非球面镜，所述第二镜片的阿贝数小于30；所述第三镜片为具有正光焦度的非球面镜，所述第三镜片的阿贝数大于所述第二镜片的阿贝数，且所述第三镜片的阿贝数与所述第二镜片的阿贝数的差值大于25。

根据本申请第一方面的实施例提供的光学系统，其第一镜片为具有正光焦度的球面镜，有利于使大角度光线进入光学系统，同时第一镜片的折射率大于1.7，可以尽可能多地折转光线，从而增大投影镜头的视场、减小边缘视场的桶形畸变、提高边缘视场的对比度；第二镜片为具有负光焦度的非球面镜，且第二镜片的阿贝数小于30，有利于校正光学系统中的色差，并平衡第一镜片所带来的正球差、负畸变和正场曲，使光学系统的整体畸变小于0.5％；第三镜片为具有正光焦度的非球面镜，且第三镜片的阿贝数与第二镜片的阿贝数的差值大于25，一方面能够将被第一镜片和第二镜片所发散的光束加以会聚，有利于实现光学系统的小型化，另一方面有利于校正光学系统的边缘像差，以提升成像解析度。此外，第二镜片、第三镜片呈非球面镜，具有较灵活的设计空间，有利于在较小、较薄的情况下良好地解决成像不清晰、视界歪曲、视野狭小等不良现象，这样，使得本申请实施例所提供的光学系统仅使用三个镜片便能够使光学系统拥有较良好的成像品质，更有利于缩短光学系统的总长度、减轻整机重量。而且，通过球面镜与非球面镜的配合也可以更有效地消除光学系统的像差，同时提高透镜设计及组装的灵活性，使光学系统在高像质和低成本之间取得平衡。

另外，根据本公开实施例提供的一种光学系统，还可以具有以下附加的技术特征：

在本申请的一些实施例中，所述第一镜片的材质为光学玻璃，所述第二镜片的材质、及所述第三镜片的材质均为光学塑料。

在本申请的一些实施例中，所述第一镜片的阿贝数大于35且小于55。

在本申请的一些实施例中，所述第三镜片的焦距为f3，所述光学系统的有效焦距为f，f3和f满足条件式：0.9<f3/f<1.2。

在本申请的一些实施例中，所述第一镜片的物侧面为凸面且所述第一镜片的物侧面于所述光轴处的曲率半径为R1，所述第一镜片的像侧面为凹面且所述第一镜片的像侧面于所述光轴处的曲率半径为R2；其中，所述R1大于1mm、且小于40mm；所述R2大于或等于100mm、且小于或等于300mm。

在本申请的一些实施例中，所述第二镜片的物侧面为凸面且所述第二镜片的物侧面于所述光轴处的曲率半径为R3，所述第二镜片的像侧面为凹面且所述第二镜片的像侧面于所述光轴处的曲率半径为R4；其中，所述R3大于或等于100mm、且小于或等于300mm；所述R4大于1mm、且小于30mm。

在本申请的一些实施例中，所述第三镜片的物侧面为凹面且所述第三镜片的物侧面于所述光轴处的曲率半径为R5，所述第三镜片的像侧面为凸面且所述第三镜片的像侧面于所述光轴处的曲率半径为R6；其中，所述R5大于或等于-100mm、且小于或等于-70mm；所述R6大于或等于-50mm、且小于或等于-30mm。

在本申请的一些实施例中，所述光学系统还包括光阑，所述光阑设置于所述第二镜片与所述第三镜片之间，所述光阑具有透光区域，所述透光区域的中心与所述光轴重合。

本申请第二方面的实施例提供了一种投影镜头，包括根据本申请第一方面的实施例提供的光学系统。

根据本申请第二方面的实施例提供的投影镜头，其所包括的光学系统中，第一镜片为具有正光焦度的球面镜，有利于使大角度光线进入光学系统，同时第一镜片的折射率大于1.7，可以尽可能多地折转光线，从而增大投影镜头的视场、减小边缘视场的桶形畸变、提高边缘视场的对比度；第二镜片为具有负光焦度的非球面镜，且第二镜片的阿贝数小于，有利于校正光学系统中的色差，并平衡第一镜片所带来的正球差、负畸变和正场曲，使光学系统的整体畸变小于0.5％；第三镜片为具有正光焦度的非球面镜，且第三镜片的阿贝数与第二镜片的阿贝数的差值大于25，一方面能够将被第一镜片和第二镜片所发散的光束加以会聚，有利于实现光学系统的小型化，另一方面有利于校正光学系统的边缘像差，以提升成像解析度。此外，第二镜片、第三镜片呈非球面镜，具有较灵活的设计空间，有利于在较小、较薄的情况下良好地解决成像不清晰、视界歪曲、视野狭小等不良现象，这样，使得本申请实施例所提供的光学系统仅使用三个镜片便能够使光学系统拥有较良好的成像品质，更有利于缩短光学系统的总长度、减轻整机重量。而且，通过球面镜与非球面镜的配合也可以更有效地消除光学系统的像差，同时提高透镜设计及组装的灵活性，使光学系统在高像质和低成本之间取得平衡。可见，本申请第二方面的实施例提供的投影镜头，在具备较优的光学性能的情况下，实现了轻量化，且降低了制造成本。

本申请第三方面的实施例提供了一种投影设备，包括根据本申请第二方面的实施例提供的投影镜头。

根据本申请第三方面的实施例提供的投影灯，其投影镜头所包括的光学系统中，第一镜片为具有正光焦度的球面镜，有利于使大角度光线进入光学系统，同时第一镜片的折射率大于1.7，可以尽可能多地折转光线，从而增大投影镜头的视场、减小边缘视场的桶形畸变、提高边缘视场的对比度；第二镜片为具有负光焦度的非球面镜，且第二镜片的阿贝数小于，有利于校正光学系统中的色差，并平衡第一镜片所带来的正球差、负畸变和正场曲，使光学系统的整体畸变小于0.5％；第三镜片为具有正光焦度的非球面镜，且第三镜片的阿贝数与第二镜片的阿贝数的差值大于25，一方面能够将被第一镜片和第二镜片所发散的光束加以会聚，有利于实现光学系统的小型化，另一方面有利于校正光学系统的边缘像差，以提升成像解析度。此外，第二镜片、第三镜片呈非球面镜，具有较灵活的设计空间，有利于在较小、较薄的情况下良好地解决成像不清晰、视界歪曲、视野狭小等不良现象，这样，使得本申请实施例所提供的光学系统仅使用三个镜片便能够使光学系统拥有较良好的成像品质，更有利于缩短光学系统的总长度、减轻整机重量。而且，通过球面镜与非球面镜的配合也可以更有效地消除光学系统的像差，同时提高透镜设计及组装的灵活性，使光学系统在高像质和低成本之间取得平衡。可见，本申请第二方面的实施例提供的投影设备，在具备较优的光学性能的情况下，重量更轻、制造成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请实施例提供的一种光学系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为1.1m时所对应的点列图；

图3为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为1.1m时所对应的畸变图；

图4为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为1.1m时所对应的色差图；

图5为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为1.1m时所对应的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)图；

图6为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为2.2m时所对应的点列图；

图7为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为2.2m时所对应的畸变图；

图8为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为2.2m时所对应的色差图；

图9为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为2.2m时所对应的MTF图；

图10为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为3.3m时所对应的点列图；

图11为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为3.3m时所对应的畸变图；

图12为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为3.3m时所对应的色差图；

图13为本申请实施例提供的一种光学系统应用于投影距离为3.3m时所对应的MTF图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其中，相同的部件由相同的附图标记进行标示。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

基于相同的方位理解，在本申请的描述中，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以下首先解释本申请实施例中所涉及到的像差：像差(aberration)是指光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差又分为两大类：色差(chromatic aberration)和单色像差(monochromatic aberration)。其中，色差是由于透镜材料的折射率是波长的函数，不同波长的光通过透镜时因折射率不同而产生的像差，色差又可分为位置色像差和倍率色像差两种。色差是一种色散现象，所谓色散现象是指介质中的光速或折射率随光波波长变化的现象，光的折射率随着波长的增加而减小的色散可成为正常色散，而折射率随波长的增加而增加的色散可成为负色散(或称负反常色散)。单色像差是指即使在高度单色光时也会产生的像差，按产生的效果，单色像差又分成“使成像模糊”和“使成像变形”两类；前一类有球面像差(spherical aberration，可简称球差)、像散(astigmatism)等，后一类有像场弯曲(field curvature，可简称场曲)、畸变(distortion)等。像差还包括彗差，彗差是指由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系统折射后，在理想平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑。

目前，应用于单片LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)投影设备的投影镜头大多至少包括四片全玻璃镜头，虽其可实现较高的投影清晰度，但其制造成本较高、重量较大。

鉴于此，如图1所示，本申请第一方面的实施例提供了一种光学系统，应用于投影镜头，该光学系统包括沿投影镜头的光轴的方向由物侧至像侧依次设置的第一镜片10、第二镜片20和第三镜片30；其中，第一镜片10为具有正光焦度的球面镜，第一镜片10的折射率大于1.7；第二镜片20为具有负光焦度的非球面镜，第二镜片20的阿贝数小于30；第三镜片30为具有正光焦度的非球面镜，第三镜片30的阿贝数大于第二镜片20的阿贝数，且第三镜片30的阿贝数与第二镜片20的阿贝数的差值大于25。

其中，物侧可以理解为靠近投影投影屏(如投影幕布、投影墙)所在位置的一侧；像侧可以理解为靠近显示器(如LCD)所在位置的一侧。另外，光学系统还具有一虚拟的像面，像面位于第三镜片30的像侧。

在本申请实施例的光学系统中，第一镜片10为具有正光焦度的球面镜，有利于使大角度光线进入光学系统，同时第一镜片10的折射率大于1.7，可以尽可能多地折转光线，从而增大投影镜头的视场、减小边缘视场的桶形畸变、提高边缘视场的对比度；第二镜片20为具有负光焦度的非球面镜，且第二镜片20的阿贝数小于30，有利于校正光学系统中的色差，并平衡第一镜片10所带来的正球差、负畸变和正场曲，使光学系统的整体畸变小于0.5％；第三镜片30为具有正光焦度的非球面镜，且第三镜片30的阿贝数与第二镜片20的阿贝数的差值大于25，一方面能够将被第一镜片10和第二镜片20所发散的光束加以会聚，有利于实现光学系统的小型化，另一方面有利于校正光学系统的边缘像差，以提升成像解析度。此外，第二镜片20、第三镜片30呈非球面镜，具有较灵活的设计空间，有利于在较小、较薄的情况下良好地解决成像不清晰、视界歪曲、视野狭小等不良现象，这样无需设置过多的镜片便能够使光学系统拥有良好的成像品质，且有利于缩短光学系统的总长度。而且，通过球面镜与非球面镜的配合也可以更有效地消除光学系统的像差，使光学系统获得良好的成像品质，同时提高透镜设计及组装的灵活性，使光学系统在高像质和低成本之间取得平衡。需要注意的是，实施例中的球面镜和非球面镜的具体形状并不限于附图1中示出的球面镜和非球面镜的形状，附图主要为示例参考而非严格按比例绘制。

在本申请的一些实施例中，第一镜片10的材质为光学玻璃，第二镜片20的材质、及第三镜片30的材质均为光学塑料。一方面，由于光学玻璃对环境的适应性较强且适应的温度范围较广，因此，采用光学玻璃制成第一镜片10，更有利于保证成像质量；另一方面，光学塑料更便于加工，采用光学塑料制成第二镜片20、第三镜片30，更便于根据第一镜片10的设计对第二镜片20、第三镜片30做适应性地加工调整，且光学塑料成本较低，相比于全玻璃镜片的投影镜头，本申请实施例中仅第一镜片10的材质为玻璃，更利于降低制造成本。

在本申请的一些实施例中，第一镜片10的阿贝数大于35且小于55。这样更有利于平衡光学系统中的色差与色畸变。

在本申请的一些实施例中，第三镜片30的焦距为f3，光学系统的有效焦距为f，f3和f满足条件式：0.9<f3/f<1.2。这样有利于抑制高阶像差，从而提高光学系统的分辨性能和成像品质。

在本申请的一些实施例中，该光学系统还包括光阑40，光阑40设置于第二镜片20与第三镜片30之间，光阑40具有透光区域，该透光区域的中心与光轴重合，以限制光轴上通过的光束。

下面，进一步举例地对光学系统中各镜片的设计参数及面型进行介绍。如图1所示，第一镜片10具有物侧面11和像侧面12，第二镜片20具有物侧面21和像侧面22，第三镜片30具有物侧面31和像侧面32。以上镜片的物侧面可以理解为镜片的朝向物侧的表面，镜片的像侧面可以理解为镜片的朝向像侧的表面。

在本申请的一些实施例中，第一镜片10的物侧面11为凸面且第一镜片10的物侧面11于光轴处的曲率半径为R1，第一镜片10的像侧面12为凹面且第一镜片10的像侧面12于光轴处的曲率半径为R2；其中，R1大于1mm、且小于40mm；R2大于或等于100mm、且小于或等于300mm。进一步地，第二镜片20的物侧面21为凸面且第二镜片20的物侧面21于光轴处的曲率半径为R3，第二镜片20的像侧面22为凹面且第二镜片20的像侧面22于光轴处的曲率半径为R4；其中，R3大于或等于100mm、且小于或等于300mm；R4大于1mm、且小于30mm。进一步地，第三镜片30的物侧面31为凹面且第三镜片30的物侧面31于光轴处的曲率半径为R5，第三镜片30的像侧面32为凸面且第三镜片30的像侧面32于光轴处的曲率半径为R6；其中，R5大于或等于-100mm、且小于或等于-70mm；R6大于或等于-50mm、且小于或等于-30mm。

进一步地，非球面镜的面型计算可参考如下公式1：

其中，Z为非球面上相应的点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，A_i为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。

例如，以要求投影镜头在投影距离大于或等于1.1m、且小于或等于3.3m的范围内实现1080P图像的清晰投影为例，本申请实施例所提供的光学系统中的相关参数可以设计为如表1和表2所示。表1中，f为光学系统的有效焦距；FNO表示光圈值；FOV表示光学系统的对角线方向的视场角。其中，焦距、曲率半径和厚度以及相邻表面间的间隔均以毫米为单位。表2为表1中相应表面的非球面参数，其中，k为圆锥系数，A_i为如上公式1中与第i项高次项相对应的系数。根据图1由物侧至像侧的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列，如表面序号1和2分别对应第一镜片的物侧面11和像侧面12，即同一元件中，表面序号较小的表面为物侧面，表面序号较大的表面为像侧面。表1中，各元件于“厚度”参数列中从上至下的第一个数值为该元件于光轴上的厚度、第二个数值为该元件的像侧面至后一光学元件的物侧面于光轴上的距离，当该元件的后一光学元件为光阑40时，该第二个数值则代表元件的像侧面至光阑40的中心于光轴上的距离。光阑40于“厚度”参数列中的数值为光阑40的中心至后一光学元件的物侧面于光轴上的距离。需要说明的是，本申请实施例中的各透镜的光轴处于同一直线上，该直线即作为本申请实施例中的光学系统的光轴。

表1：

表2：

经试验，根据本申请实施例如上表1和表2中各参数代入公式1得到的数据所设计的光学系统，其应用于不同投影距离的成像效果如图2至图13所示。其中，图2、图3、图4、图5分别为该光学系统应用于投影距离为1.1m时所对应的点列图、畸变图、色差图、MTF(Modulation Tran32fer Function，调制传递函数)图；图6、图7、图8、图9分别为该光学系统应用于投影距离为2.2m时所对应的点列图、畸变图、色差图、MTF图；图10、图11、图12、图13分别为该光学系统应用于投影距离为3.3m时所对应的点列图、畸变图、色差图、MTF图。图2、图6、图10中，均是以光学系统的像面作为测试面得到的点列图，缩放条均为200，参考点为光学系统的质心。图2中，艾里斑半径为1.812μm；第一视场下，光斑的RMS(Root meansquare，均方根)半径为22.207μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO(Geometry，几何)半径为42.868μm；第二视场下，光斑的RMS半径为20.270μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为57.961μm；第三视场下，光斑的RMS半径为26.835μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为71.449μm；第四视场下，光斑的RMS半径为27.205μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为75.747μm。图6中，艾里斑半径为1.774μm；第一视场下，光斑的RMS半径为18.165μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为37.286μm；第二视场下，光斑的RMS半径为17.536μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为56.511μm；第三视场下，光斑的RMS半径为27.349μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为66.870μm；第四视场下，光斑的RMS半径为26.839μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为76.980μm。图10中，艾里斑半径为1.738μm；第一视场下，光斑的RMS半径为12.287μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为28.833μm；第二视场下，光斑的RMS半径为15.159μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为52.009μm；第三视场下，光斑的RMS半径为28.990μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为66.843μm；第四视场下，光斑的RMS半径为27.747μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径为83.910μm。

根据图2、图6、图10所示的本光学系统应用于三个不同距离下的点列图可见，光斑的RMS半径在全视场范围内都小于45μm、以参考点为中心且包含所有光线的圆的GEO半径均小于90μm，该光学系统应用于投影镜头可适用于单像素尺寸大于45μm的投影屏；根据图3、图7、图11所示的本光学系统应用于三个不同距离下的畸变图可见，最大畸变均小于0.5％；根据图4、图8、图12所示的本光学系统应用于三个不同距离下的垂轴色差图可见，全视场范围内垂轴色差均小于±8μm，远小于45μm的单像素尺寸；根据图5、图9、图13所示的本光学系统应用于三个不同距离下的MTF图可见，该三个距离下的MTF值均高于0.4，因此，综上可知，该光学系统应用于投影镜头可适用于单像素尺寸大于45μm的投影屏，且可以在投影距离大于或等于1.1m、且小于或等于3.3m的范围内实现较清晰的投影。本实施例所提供的光学系统仅使用三个镜片，应用于投影镜头，可以使投影镜头在具备较优的光学性能的情况下，实现轻量化，降低投影镜头的制造成本。

本申请第二方面的实施例提供了一种投影镜头，包括根据本申请第一方面的实施例提供的光学系统。

根据本申请第二方面的实施例提供的投影镜头，其所包括的光学系统中，第一镜片10为具有正光焦度的球面镜，有利于使大角度光线进入光学系统，同时第一镜片10的折射率大于1.7，可以尽可能多地折转光线，从而增大投影镜头的视场、减小边缘视场的桶形畸变、提高边缘视场的对比度；第二镜片20为具有负光焦度的非球面镜，且第二镜片20的阿贝数小于30，有利于校正光学系统中的色差，并平衡第一镜片10所带来的正球差、负畸变和正场曲，使光学系统的整体畸变小于0.5％；第三镜片30为具有正光焦度的非球面镜，且第三镜片30的阿贝数与第二镜片20的阿贝数的差值大于25，一方面能够将被第一镜片10和第二镜片20所发散的光束加以会聚，有利于实现光学系统的小型化，另一方面有利于校正光学系统的边缘像差，以提升成像解析度。此外，第二镜片20、第三镜片30呈非球面镜，具有较灵活的设计空间，有利于在较小、较薄的情况下良好地解决成像不清晰、视界歪曲、视野狭小等不良现象，使得光学系统仅使用三个镜片便实现较良好的成像品质，而且，通过球面镜与非球面镜的配合也可以更有效地消除光学系统的像差，使光学系统获得较良好的成像品质的同时，其各光学元件的设计及组装也更具灵活性，进而使得光学系统在高像质和低成本之间取得平衡。可见，本申请第二方面的实施例提供的投影镜头，在具备较优的光学性能的情况下，实现了轻量化，且降低了制造成本。

本申请实施例第三方面的实施例提供了一种投影设备，包括根据本申请第二方面的实施例提供的投影镜头。

根据本申请第三方面的实施例提供的投影设备，其投影镜头所包括的光学系统中，第一镜片10为具有正光焦度的球面镜，有利于使大角度光线进入光学系统，同时第一镜片10的折射率大于1.7，可以尽可能多地折转光线，从而增大投影镜头的视场、减小边缘视场的桶形畸变、提高边缘视场的对比度；第二镜片20为具有负光焦度的非球面镜，且第二镜片20的阿贝数小于30，有利于校正光学系统中的色差，并平衡第一镜片10所带来的正球差、负畸变和正场曲，使光学系统的整体畸变小于0.5％；第三镜片30为具有正光焦度的非球面镜，且第三镜片30的阿贝数与第二镜片20的阿贝数的差值大于25，一方面能够将被第一镜片10和第二镜片20所发散的光束加以会聚，有利于实现光学系统的小型化，另一方面有利于校正光学系统的边缘像差，以提升成像解析度。此外，第二镜片20、第三镜片30呈非球面镜，具有较灵活的设计空间，有利于在较小、较薄的情况下良好地解决成像不清晰、视界歪曲、视野狭小等不良现象，使得光学系统仅使用三个镜片便实现较良好的成像品质，而且，通过球面镜与非球面镜的配合也可以更有效地消除光学系统的像差，使光学系统获得较良好的成像品质的同时，其各光学元件的设计及组装也更具灵活性，进而使得投影镜头在高像质和低成本之间取得平衡。可见，本申请第二方面的实施例提供的投影设备，在具备较优的光学性能的情况下，重量更轻、制造成本更低。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种光学系统，其特征在于，应用于投影镜头，所述光学系统由沿所述投影镜头的光轴的方向由物侧至像侧依次设置的第一镜片、第二镜片和第三镜片组成；其中，

所述第一镜片为具有正光焦度的球面镜，所述第一镜片的物侧面为凸面，所述第一镜片的物侧面于所述光轴处的曲率半径为R1，所述第一镜片的像侧面为凹面，所述第一镜片的像侧面于所述光轴处的曲率半径为R2；其中，所述R1大于1mm、且小于40mm；所述R2大于或等于100mm、且小于或等于300mm；所述第一镜片的折射率大于1.7；

所述第二镜片为具有负光焦度的非球面镜，所述第二镜片的物侧面为凸面，所述第二镜片的物侧面于所述光轴处的曲率半径为R3，所述第二镜片的像侧面为凹面，所述第二镜片的像侧面于所述光轴处的曲率半径为R4；其中，所述R3大于或等于100mm、且小于或等于300mm；所述R4大于1mm、且小于30mm；所述第二镜片的阿贝数小于30；

所述第三镜片为具有正光焦度的非球面镜，所述第三镜片的物侧面为凹面，所述第三镜片的物侧面于所述光轴处的曲率半径为R5，所述第三镜片的像侧面为凸面，所述第三镜片的像侧面于所述光轴处的曲率半径为R6；其中，所述R5大于或等于-100mm、且小于或等于-70mm；所述R6大于或等于-50mm、且小于或等于-30mm；所述第三镜片的阿贝数大于所述第二镜片的阿贝数，且所述第三镜片的阿贝数与所述第二镜片的阿贝数的差值大于25；

所述第一镜片的材质为光学玻璃。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二镜片的材质、及所述第三镜片的材质均为光学塑料。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一镜片的阿贝数大于35且小于55。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三镜片的焦距为f3，所述光学系统的有效焦距为f，f3和f满足条件式：

0.9<f3/f<1.2。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括光阑，所述光阑设置于所述第二镜片与所述第三镜片之间，所述光阑具有透光区域，所述透光区域的中心与所述光轴重合。

6.一种投影镜头，其特征在于，包括根据权利要求1至5中任一项所述的光学系统。

7.一种投影设备，其特征在于，包括根据权利要求6所述的投影镜头。