CN115903174A - 一种镜头系统和投影装置 - Google Patents

Abstract

一种镜头系统，具有第一光轴和第二光轴，第一光轴垂直于第二光轴，镜头系统包括：在物侧和像侧之间沿光轴依次设置的调制装置、第一透镜组、第一反射镜和沿第二光轴依次设置的第二透镜组、光阑、第三透镜组以及第二反射镜，其中，第一透镜组为折射透镜组，用于校正系统像差；第一反射镜用于实现光路折转，将镜头的光轴从第一光轴折转为第二光轴；第二透镜组用于对入射光线进行进一步会聚；第三透镜组用于将经过光阑的光线进行扩散并充分折射到第二反射镜，以及第二反射镜包括向物侧A凸出的反射面，调制装置431出射的投影光线经反射面反射后出射。由此，能够有效压缩镜头系统沿第二光轴的体积，并增大镜头系统的解像力。

Description

一种镜头系统和投影装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种镜头系统和投影装置。

背景技术

随着信息化技术的提高，人们对于视觉欣赏的要求越来越高。“视觉冲击力” 成为人们评判显示性能的一个标准。视觉冲击力不仅来自于清晰地画面，还来自 于超大尺寸的画面。为了满足这种诉求，大屏显示应运而生。以客厅为例，近年 来的市场销量表明，液晶电视尺寸具有逐渐增大的趋势。然而，信息时代的来临 导致了时间碎片化，客厅不再是视频娱乐的唯一场所，而且由于液晶电视的体积 大、重量大，其无法实现随时随地的应用。另一方面，虽然手机屏幕在尺寸方面 已经有了长足的进步，甚至出现了更大尺寸的专为娱乐而生的智能平板，但是受 限于其显示方式，难以实现真正的大屏显示。因此，要实现灵活的大屏显示，目 前唯有投影的技术路线。

投影显示系统主要包括照明系统、光机系统、投影镜头等主要部分。光机系 统中空间光调制器，也可以称为“光阀”，是至关重要的器件。光阀通常是像素化 的平面设备，其每个像素可以通过透射或者反射的方式对入射照明光进行独立地 调控，进而调控每个像素的光通量，形成显示图像。投影显示系统按照空间光调 制器的类型，大致可分为反射型的DMD(Digital Micro-Mirror Device，数字微镜 器件)投影、透射型的LCD(LiquidCrystal Display)投影和反射型的LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)投影。按照空间光调制器的数量进行分类，又可 以分为单片式投影、双片式投影和三片式投影。

众所周知，显示的核心原理是采用红、绿、蓝三基色显示原理，即需要通过 光阀分别显示红、绿、蓝三基色的图像显示信息，再通过时间积分(一般是单片 式投影)或者空间积分(一般是三片式投影)的方式将三个单色的图像组合，使 人眼观察到形单一的彩色图像信息。然而，利用时间积分的方式容易受到“彩虹 效应”的限制，因此，这种方式并非实现大屏显示的最优方案。

三片式投影可以从根本上解决彩虹效应的问题。但是三片式投影的方案，存 在光路系统复杂、硬件成本高、系统体积大等问题，因此，如何从根本上解决三 片式投影的光路复杂、成本高以及体积大等缺点是本领域技术人员亟待解决的问 题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本申请一方面提供一种成本低、体积小的镜头系 统以更适应投影系统，镜头系统具有第一光轴和第二光轴，所述第一光轴垂直于 第二光轴，所述镜头系统包括：在物侧和像侧之间沿光轴依次设置的调制装置、 第一透镜组、第一反射镜和沿第二光轴依次设置的第二透镜组、光阑、第三透镜 组以及第二反射镜，其中，所述第一透镜组为折射透镜组，用于校正系统像差； 所述第一反射镜用于实现光路折转，将镜头的光轴从第一光轴折转为第二光轴； 所述第二透镜组用于对入射光线进行进一步会聚；所述第三透镜组用于将经过光 阑的光线进行扩散并充分折射到所述第二反射镜，以及所述第二反射镜包括向物 侧A凸出的反射面，调制装置431出射的投影光线经所述反射面反射后出射。

在一些实施方式中，所述第一透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透 镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面，所述第二透镜的物侧面为凹 面，所述第二透镜的像侧面为凹面。

在一些实施方式中，所述第一透镜和所述第二透镜为塑料非球面透镜。

在一些实施方式中，所述第一反射镜为平面反射镜，所述第一反射镜与第一 光轴和第二光轴均成45°设置。

在一些实施方式中，所述第二透镜组包括第三透镜、第四透镜和第五透镜， 所述第三透镜为塑料非球面透镜，所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透 镜。

在一些实施方式中，所述第三透镜物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为 凹面；所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；所述第五 透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面。

在一些实施方式中，所述第四透镜和第五透镜为双胶合透镜。

在一些实施方式中，所述第三透镜组包括第六透镜、第七透镜以及第八透镜， 所述六透镜、第七透镜以及第八透镜均为塑料非球面透镜。

在一些实施方式中，所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六透镜的像侧面 为凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凹面；所述第 八透镜的物侧面为凹面，所述第八透镜的像侧面为凹面。

在一些实施方式中，所述第二反射镜为非球面反射镜，用于消除球面畸变引 起的像差。

在一些实施方式中，所述镜头系统满足：0.25＜D/L＜0.4，其中，L表示 第二反射镜的反射面到投影像发射面沿第一光轴和第二光轴的距离，D表示所述 第二反射镜的反射面到第三透镜组的出射面的距离。

在一些实施方式中，所述镜头系统满足：1.7≤L1/L2≤2，其中，L1表示 所述第二反射镜的反射面沿第二光轴到所述光阑的距离，L2表示所述光阑到所 述第一透镜组的入射面的沿第一光轴和第二光轴的距离和。

在一些实施方式中，所述镜头系统的投射比为0.38∶1-0.44∶1，在奈奎斯特 频率大于22周期/毫米时，调制传递函数比值大于70％，非远心度＜7°。

在一些实施方式中，所述调制装置包括调制面板，所述调制面板为LTP-LCD 面板。

另一方面，本申请还提供一种投影装置，包括上述任一实施例所述的镜头系 统。

相对于现有技术，本申请的镜头系统包括在物侧和像侧之间沿第一光轴依次 设置的调制装置、第一透镜组、第一反射镜和沿第二光轴依次设置的第二透镜组、 光阑、第三透镜组以及第二反射镜，由于设置了第一反射镜和第二反射镜，能够 实现于实现光路折转，，同时，由于设置了第二透镜组和第三透镜组，能够使得 整个镜头系统的解像力较大且不存在热失焦的风险，从而可以适配于面板较大、 杂散光较强的应用场景。

附图说明

图1为投影装置的基本光学架构示意图；

图2为本申请的投影装置的实施例一的结构示意图；

图3为长边合光以及本申请的短边合光的结构示意图；

图4为本申请的实施例二的投影装置110的结构示意图；

图5为平行光(远心照明光)照射合光棱镜以及非远心照明光照射合光棱 镜时的光线轨迹图；

图6为实施例二的投影装置110反射谱随入射角度变化时的波长偏移示意 图；

图7为本申请的实施例三的投影装置120的结构示意图；

图8为本申请的实施例四的投影装置130的结构示意图；

图9为本申请的实施例五的投影装置140的结构示意图；

图10为本申请的实施例五的起偏器241g的结构示意图；

图11为本申请的实施例六的投影装置150的结构示意图；

图12为本申请的实施例六的起偏器251g的结构示意图；

图13为本申请的实施例七的投影装置160的结构示意图；

图14为本申请的实施例八的投影装置170的结构示意图；

图15为本申请的实施例九的镜头系统41的结构示意图；

图16为镜头系统41的调制传递函数示意图图；

图17为镜头系统41的纵向球差值曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；

图18为镜头系统41的系统点列图；

图19为镜头系统41的横向像差图；

图20为镜头系统41的相对照度曲线；

图21为镜头系统41的不同视场的主光线角度示意图；

图22为本申请的实施例十的远心镜头系统42的结构示意图；

图23为远心镜头系统42的调制传递函数示意图；

图24为远心镜头系统42的纵向球差值曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；

图25为远心镜头系统42的系统点列图；

图26为远心镜头系统42的横向像差图；

图27为远心镜头系统42的相对照度曲线图；

图28为远心镜头系统42的不同视场的主光线角度示意图；

图29为本申请的实施例十一的镜头系统43的结构示意图；

图30为镜头系统43的调制传递函数示意图；

图31为镜头系统43的系统点列图；

图32为镜头系统43的横向像差图；

图33为镜头系统43的相对照度曲线图；

图34为镜头系统43的不同视场的主光线角度示意图。

具体实施方式

显示领域中，由于DMD以及LCOS各自的制作工艺复杂、成本较高，且二 者均为反射式器件，应用到三片式投影中会造成光路更加复杂，体积难以进一步 缩小的问题，因此，三片式LCD的投影架构一直是三片式中较为常用的投影方 案，然而，传统三片式LCD的投影架构依然存在成本高、体积大的问题。

目前，LCD面板根据低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)和 高温多晶硅(High Temperature Poly-Silicon，HTPS)两种工艺被分为HLTP-LCD 以及LTP-LCD两种，其中HTPS工艺精度较高，核心的HTPS工艺大多掌握在 国外友商手中，液晶像素尺寸可以达到10um以下，且做到较高的开口率及分辨 率，能够符合投影机对光阀的尺寸要求，但是HTPS对制备工艺的要求极高，因 此成本较高，同时，该面板要求光源的扩展量足够小，一般采用灯泡或者激光作 为光源，导致其光机体积较大。

而采用LTPS制备的LTP-LCD面板，也称彩色调制面板，由于工艺简单， 成本较低，在国内即具备较高的产能。但是，正式由于工艺简单，其精度较低， 像素尺寸通常在25um以上，面板较大，也即一定分辨率的情况下，整个LTP-LCD 面板尺寸较大，后续的镜头尺寸大，最终导致整个投影装置尺寸较大，因此， LTP-LCD一般被应用到单片式投影中，而从未被应用到三片式投影中。

需要说明的是，本申请权利要求书实际保护的案例以及具体解决的技术问题 的技术方案主要记载在实施例三到实施例八、实施例十一中，其余实施例为引出 本申请权利要求所要具体保护的方案的前提或扩展，并不因此被认为是现有技术， 仅为更清楚陈述本申请所实际解决的技术问题的发明构思而展示。

因此，本申请提出一种新的投影架构，采用非成像方式照明三片LTP-LCD 以及短边合光的方案，降低了对入射光源光学扩展量较小的要求，从技术层面解 决了LTP-LCD面板尺寸大带来的三片式投影架构技术缺陷、克服了LTP-LCD的 面板尺寸大故而不被应用到三片式投影架构中的技术偏见，解决了传统三片式 HLTP-LCD架构下的成本较高、不易量产、体积较大，难以适配商教、家用等平 民化的投影应用场景的问题，也真正将能够量产的大面板LTP-LCD应用到三片 式投影架构，加快投影显示行业的中低端投影产品的快速产业化。可以理解的， 本申请的投影装置除了能够用于传统投影行业中的商务机、教育机等投影机，还 由于该架构形态简单、功能强大，可以更优的应用于微形投影仪、手机集成投影等，具备十分广阔的应用前景。

请参见图1，为本申请的投影装置的基本光学架构示意图，投影装置包括光 源模块10、液晶调制模块20、合光模块30和投影镜头40。光源模块10包括多 个光源模组，能够分别发出第一光束、第二光束以及第三光束，第一光束、第二 光束以及第三光束分别为红光、绿光或者蓝光；液晶调制模块20包括多个液晶 调制模组，并设置在光源模块10的出射光路上，用于将第一光束、第二光束以 及第三光束等光束分别调制为第一图像光、第二图像光以及第三图像光，其中， 第一光束、第二光束以及第三光束从光源模块10出射后分别以非成像的方式入 射至液晶调制模块20的多个液晶调制模组中，大大降低了光源模块10到显示模 块20的元件数量及距离，可以有效减小照明系统的体积；合光模块设置在多个 液晶调制模组的出射光路上，用于对经过多个液晶调制模组调制后的第一图像光、 第二图像光以及第三图像光进行合光以产生彩色的图像光；投影镜头40设置在 合光模块的出射光路上，用于将图像光成像到预设投影平面或者屏幕上，以显示 图像。其中，以图像光入射至投影镜头的方向为第一方向为例，液晶调制模块 20的多个液晶调制模组与合光模块采用短边合光(后文将详述何为短边合光) 的方式进行合光，此种方式能够减小合光模块30在第一方向上的体积，也有效 减小了投影镜头40的后截距，从而大大缩小了整个投影装置的体积。

下面结合附图和实施方式对本申请实施例进行详细说明。

请参见图2，为本申请的投影装置的实施例一的结构示意图。投影装置100 包括光源模块10、液晶调制模块20、合光模块30和投影镜头40，其中，光源 模块10包括第一光源模组10r、第二光源模组10g以及第三光源模组10b，分别 用于发出第一光束、第二光束以及第三光束，在一些实施例中，第一光束为红光， 第二光束为绿光，第三光束为蓝光，光源模块10可以是采用激光器或者LED， 也可以采用激光荧光的方案，本申请对光源模块10的具体类型不做限定；液晶 调制模块20包括第一液晶调制模组20r、第二液晶调制模组20g和第三液晶调制 模组20b，别用于对提供非成像方式照射到液晶调制模块20的第一光束、第二 光束以及第三光束进行调制，其中，在一些实施例中，第一液晶调制模组20r、 第二液晶调制模组20g和第三液晶调制模组20b均采用LTP-LCD模组，从而能 够提供较大的调制面积，降低对入射到液晶调制模块20上的光束的扩展量的要 求；经过第一液晶调制模组20r、第二液晶调制模组20g和第三液晶调制模组20b 调制后的第一光束、第二光束以及第三光束分别表示为第一图像光、第二图像光 以及第三图像光，第一图像光、第二图像光以及第三图像光分别入射至合光模块 30后被合为彩色图像光，并经投影镜头40成像到预设投影平面上。

第一光源模组10r、第二光源模组10g以及第三光源模组10b，分别用于发 出第一光束、第二光束以及第三光束。其中，第一光源模组10r沿与第一方向垂 直的第二方向入射合光模块30，第二光源模组10g沿第一方向入射至合光模块 30，第三光源模组10b沿第二方向相反的方向入射至合光模块30。在本实施例 中，由于第一光源模组10r、第二光源模组10g以及第三光源模组10b的组成元 件相同，仅仅是与合光模块30的相对位置不同，因此，以第二光源模组10g为 例，第二光源模组10g包括沿第一方向依次设置的第二发光单元101g、光收集 单元以及准直透镜103g。在本实施例中，第二发光单元101g为绿色激光器，用于发出绿光。

在本实施例中，光收集单元为锥形反射器102g，锥形反射器102g的面积较 小的一端为入射面，面积较大的一端为出射面，以使第二发光单元101g发射的 绿光经入射面入射到锥形反射器内部之后，经锥形反射器的侧壁反射后由出射面 出射或直接出射，使得出射光斑的面积大于入射光斑的面积，从而减小了光束的 发散角，从而以非成像的方式将第二光束照射到第二液晶调制模组上。本实施例 中的锥形反射器102g为实心锥形导光棒，光束通过全反射的方式在锥形反射器 102g的侧面反射。在本申请的其他实施方式中，锥形反射器102g也可以为由反 射板/反射面构成的空心锥形反射器，此处不再赘述。

本实施例的锥形反射器102g的出射光照射到准直透镜103g上，从而对第二 光束进行准直，使其顺利进入光路下游的光学元件。可以理解，在本申请的其他 实施方式中，也可以不设置准直透镜，例如，当来自上游光路的第二光束满足小 发散角的情况下。

在一些实施例中，在上述锥形反射器102g与准直透镜103g之间，或者在准 直透镜103g之后，还可以设置一光回收组件(图未示)，此时，以锥形反射器 102g与准直透镜103g之间为例，若第二发光单元102g出射的为非偏振绿光， 则部分光透射光回收组件后以单一偏振态继续出射，部分光被光回收组件反射后 回到锥形反射器102g内，在锥形反射器102g内来回反射，重新经锥形反射器 102g的出射面出射而到达光回收组件，也即，所述光回收组件用于根据第二发 光单元出射的光线的偏振态，选择性的透过某一单一偏振态，而将另一偏振态的 光线进行回收，从而提高了对第一光束的利用率。可以理解，若第二发光单元102g采用的是LED或者激光荧光，则上述结构能把从光回收组件返回来的偏振 光重新打散成自然光，再继续参与光循环。在一些实施例中，为了使得回收后的 第一光束能够减少回收次数，还可以在锥形反射器内设置如1/4波片(图未示) 的结构，对光束的偏振态进行改变。在本申请中，光回收组件可以是例如线栅偏 振片的装置。同理，第一光源模组10r包括沿第二方向依次设置的第一发光单元 101r、锥形反射器102r以及准直透镜103a，第一发光单元101a为红光激光器； 第三光源模组10b包括沿第二方向依相反方向次设置的第三发光单元101a、锥 形反射器102b以及准直透镜103b，第三发光单元101b为红光激光器，具体原理 与第二光源装置10g类似，在此不再赘述。

继续参见图2，继续以第二光源模组10g为例，来自第二光源模组10g的第 一光束入射到第二液晶调制模组20g，第二液晶调制模组20g包括起偏器201g 以及第二调制面板202g，起偏器201g用于将控制第二光束的偏振态，使得第二 光束的偏振态与第二调制面板202g的液晶方向平行，从而使得第二调制面板 202g能够对第二光束进行调制，生成第二照明光，在本实施例中，第二调制面 板202g包含了设置在其后表面的检偏器(图未示)，检偏器用于将第二调制面板 202g调制后的第二照明光进行检偏，从而能够被人眼识别，可以理解，在一些 实施例中，检偏器也可以与第二调制面板202g分离设置，避免了两者直接的热接触，从而避免第二调制面板202g产生的热量造成检偏器的老化、损坏。经第 二调制面板202g调制后产生的第二照明光沿第一方向照射至合光模块30，同理， 经第一调制面板202a调制后产生的第一照明光沿第二方向照射至合光模块30， 经第三调制面板202b调制后产生的第三照明光沿第二方向的相反方向照射至合 光模块30。下面，将对第一调制面板202a、第二调制面板202g以及第三调制面 板202b与合光模块30的相对位置进行介绍。

请一并参见图3，为长边合光以及本申请的短边合光的结构示意图。可以理解， 为实现较优的显示效果，LTP-LCD面板的标准长宽比一般为16∶9，16∶10，4∶3，因 此，LTP-LCD面板并未是正方形，而是存在长边和短边。同时，三片式投影中，除 调制颜色不同以外，三个面板的规格应该一致。如图3(r)所示的长边合光方式中， 绿光面板的长边方向平行于第一方向，且分别垂直于红光面板、蓝光面板的长边方 向，此时，绿光面板到投影镜头40的距离，也即，投影镜头40的后截距至少等于 红光面板和蓝光面板的长边长度。而如图3(g)所示的短边合光方案中，第二调制 面板202g的长边方向垂直于第一方向，且平行于第一调制面板202a和第三调制面 板202b的长边方向，使得第一调制面板202a到投影镜头40的后截距至少等于第一 调制面板202a和第三调制面板202b的短边长度，由于LTP-LCD面板的短边一定小 于长边，因此，本申请的短边合光方案能够有效降低传统长边合光方案的后截距，进而减小投影装置的体积。

请继续参见图3，合光模块30用于将第一照明光、第二照明光以及第三照 明光进行合光，可以理解，采用上述短边合光的方案时，合光模块30可采用 X-cube合光棱镜，其中，合光棱镜包括第一镀膜面(图未示)和与之垂直的第 二镀膜面，第一镀膜面与第二镀膜面沿顺时针方向依次被分为第一段镀膜311、 第二段镀膜312、第三段镀膜313以及第四段镀膜314，第一段镀膜311为透绿 反红膜，第二段镀膜312为透红绿反蓝膜，第三段镀膜313为透蓝绿反红膜，第 四段膜314为透绿反蓝膜。

同时，合光棱镜的长边方向与第二调制面板202g的长边方向平行，且合光 棱镜的长边长度大于等于第二调制面板202g的长边方向，合光棱镜的短边方向 与第二调制面板202g的短边方向平行，且合光棱镜的短边长度大于等于第二调 制面板202g的短边方向，沿与第一方向、第二方向均垂直的方向投影时，合光 模块30呈“X”形状，其中，“X”形状即为第一镀膜面和第二镀膜面的投影线。通 过这样的设置，能够将第一照明光、第三照明光分别反射到第一方向并与第二照 明光进行合光后产生彩色的照明光。

投影镜头40设置在合光模块30的出射光路上，用于将彩色图像投射至预定 位置，形成可供观众观看的图像。本实施例中，投影镜头40由多个透镜组成。 可以理解，本领域技术人员可根据投影场景需求对产品镜头进行设计，投影镜头 还可以包括反射曲面等光学结构，此处暂不赘述。

在一些实施例中，还可以在合光模块30和投影镜头40之间设置一像素扩展 模块50，像素扩展模块50用于使彩色图像的光束沿垂直于光轴的方向平移，使 得不同平移位置的彩色图像时序叠加，以提高最终投影的显示分辨率。像素扩展 模块50可以是通过电流或电压控制转动角度的透明平板光学器件(XPR： Expanded Pixel Resolution)，当像素扩展模块50的透明平板转动一定角度时，通 过该透明平板的光经过两次折射后而整体平移，透明平板在转动位置处停留预定 时间，然后转动到其他位置。在一个图像帧周期中，像素扩展模块50可以包括 2个稳态或4个稳态，图像被响应的拆成2个子帧或4个子帧，人眼通过时间积 分功能，对捕获的2个或4个图像进行叠加，在脑中形成高分辨率的图像，从而 实现4K或者1080P的高分辨率投影显示。可以理解，像素偏移装置还可以包括 更多的稳态，从而实现更高的分辨率，本申请不对像素的倍增数量做限制。

在其他实施方式中，像素偏移装置还可以是液晶双折射装置，通过电压控制 液晶分子的偏转角度，从而对通过该液晶双折射(E-shift)装置的光进行平移， 从而实现整体像素偏移的作用，效果类似于上述机械转动的像素偏移装置，此处 不再赘述。

可以理解，上述方案中，由于光源模块10采用了非成像方式照射液晶调制 模块20，使得光源模块10到液晶调制模块20的距离较小，有效降低了照明系 统的尺寸，同时，由于采用短边合光的合光方案，能够充分利用合光模块30本 身的合光结构，且大大减小了第一调制面板202a到投影镜头40的后截距，减小 了整个投影装置的体积。然而，由于合光模块30出射的彩色照明光依然是远心 照明光从而照射镜头，由于镜头通常有100％以上的偏移(offset)，因此对于远 心照明系统，镜头直径d需要满足

其中，L为面板有效照明区 域长度，W为面板有效照明区域宽度，这会使得镜头尺寸依然不够小、成本高，从而限制了整个投影装置的进一步小型化。为此，本申请还提出了体积被进一步 减小的更优方案。

具体的，请参见图4所示的本申请的实施例二的投影装置110的结构示意图， 图4所示实际上是图2所示的实施例一的变形实施例，因此，元件及编号与图 2相同的部分，请参照实施例一中的描述。本实施例与实施例一的区别在于，本 实施例中，投影装置中增加了一光束会聚组件。光束会聚组件可以设置在光源模 块的准直透镜到合光模块的之间的任意位置，用于对照明光束进行会聚或部分会 聚，在本实施例中，光束会聚组件设置在液晶调制模块的起偏器与调制面板之间。 请继续参见图4，以第二光源模组11g到合光模块30之间的光路设置为例，第 二光束会聚组件213g设置在第二液晶调制模组21g的起偏器211g和第二调制面 板212g之间，从而将第二光源模组11g出射的准直后的绿色平行光整形为沿第 一方向的主光轴会聚或者部分会聚的光束照射到合光模块中，也即，实现了非远 心照明的方式照射面板和合光模块，优选的，第二光束会聚组件213g可以贴附 在起偏器211g和第二调制面板212g上。同理，第一光源模组10a和第三光源模 组10b也以相同的方式，即，分别在对应位置设置第一光束会聚组件213r、第三 光束会聚组件213b，从而实现非远心照明合光模块30，从而进一步减小了光源 模块沿第一方向、第二方向以及第二方向相反方向到合光模块的距离，降低了整 个照明系统的体积。

在一些实施例中，光束会聚组件可以是场镜、菲涅尔透镜或者自由曲面透镜， 当然，不限于此，只要能够使得第一光束会聚或者部分会聚的光学元件均可。

本实施例中，由于在合光模块前添加了光束会聚组件使照明光在射入合光模 块30时被整形为沿主光轴收缩会聚或者部分会聚的非远心光束，使得照明光到 达镜头时的有效照明区域面积大大减小，从而降低了镜头直径，大大减小了整个 照明系统的体积。

不过，需要进一步解决的技术问题时，实施例二中采用的非远心照明方式还 需要进一步考虑合光模块的镀膜属性。请参见图5所示的平行光(远心照明光) 照射合光棱镜以及非远心照明光照射合光棱镜时的光线轨迹图。对于本申请所采 用的合光棱镜，随着光线入射角的增加，合光棱镜的镀膜膜层的有效光学厚度会 随光线斜入射到膜层的角度而减小，导致膜层的反射谱或透射谱向短波方向移动。 也就是说，如图5(a)所示，以第一光束及第一照明光为平行光束为例，平行 的第一照明光在经过合光棱镜合光时，光线相对于合光棱镜的第一段镀膜311和 第三段镀膜313的反射面的入射角为45°，此时，该第一段镀膜311和第三段镀 膜313的反射谱基本不变；而对于非远心照明光，如图5b所示，第一照明光照射到第一段镀膜311和第三段镀膜313的反射面上时的入射角会改变，当非远心 角为θ时，光线入射角会在45°±θ之间变化，因此，该第一段镀膜311和第三段 镀膜313的反射谱也会随之发生变化。

为了解决上述技术问题，请参见图6所示的反射谱随入射角度变化时的波长 偏移示意图，本实施例对合光棱镜的第一段镀膜311、第二段镀膜312、第三段 镀膜313以及第四段镀膜314进行了镀膜设计。对于图5(b)所示的非远心照 明光，假设将第一段镀膜311、第二段镀膜312、第三段镀膜313以及第四段镀 膜314的膜层均按照标准入射角α设计，若α＝45°，其中，以第一段镀膜311为 透绿反红膜和第三段镀膜313为透蓝绿反红膜为例，设反射镀膜的波长范围为第 一波长λ₁到第二波长λ₂之间的光线，而第一照明光的波谱范围为第三波长λ₃到第四波长λ₄之间的光线。当第一照明光的入射角增大为45°+θ时，将镀膜的 反射谱向蓝光波长移动，也即蓝移，此时，反射的波长范围变为第一波长和第二 波长均向蓝光波长方向移动预设距离Δλ₁、Δλ₂，如图6所示的蓝移光谱曲线，其 相对于图6所示的远心照明标准光谱曲线向光谱坐标轴的左端移动，并表示为 λ₁-Δλ₁～λ₂-Δλ₂；当第一照明光的入射角减小为45°-θ时，将镀膜的反射谱 向红光波长方向移动，也即红移，此时，反射的波长范围变为第一波长和第二波 长分别向红光波长方向移动预设距离Δλ₁、Δλ₂，如图6所示的红移光谱曲线，其 相对于图6所示的远心照明标准光谱曲线向光谱坐标轴的右端移动，表示为λ₁+ Δλ₁～λ₂+Δλ₂。其中，上述Δλ₁、Δλ₂的大小取决于第一照明光的波长范围、第一照明光的非远心角θ以及第一段镀膜311和第三段镀膜313的镀膜工艺、厚度等。 由于光束会聚组件是对称元件，导致第一照明光的非远心角θ一般都是对称偏移 的，也即Δλ₁＝Δλ₂。

为了确保第一照明光经合光棱镜合光之后出射的照明光的波长不被改变，也 即，确保即照明光颜色均匀，上述镀膜还需要满足λ₃＞λ₁+Δλ₁，且λ₄＜λ₂-Δλ₂的条件，也即反射谱在随入射角偏移之后的最窄的λ₁+Δλ₁～λ₂-Δλ₂的范围大 于且包含第一照明光的光谱范围λ₃～λ₄，其中，最窄的范围记作第一范围。

在本实施例中，采用气相沉积工艺情况下，厚度为500nm时，此时，对于 反射第一照明光，也即红光的情况下，λ₃＝622nm，λ₄＝700nm，λ₁+Δλ₁＜ 622nm、λ₂-Δλ₂＞700nm，则Δλ₁/θ＝Δλ₂/θ≈20nm/5°，其中，0＜θ＜45°， 若非远心角为15°，则优选第一段镀膜311和第三段镀膜313的镀膜范围为 562nm～760nm；对于反射第三照明光，也即蓝光的情况下，λ₃＝455nm，λ₄＝ 488nm，λ₁+Δλ₁＜455nm、λ₂-Δλ₂＞488nm，Δλ₁/θ＝Δλ₂/θ≈10nm/5°，其中， 0＜θ＜45°，若非远心角为15°，则优选第一段镀膜311和第三段镀膜313的镀 膜范围为425nm～513nm。

同理，对于透射镀膜的膜段，也需要满足其透射光谱在随照明光的入射角偏 移之后的波段范围大于且包含照明光本身的光谱范围，从而保证照明光的颜色均 匀性，其镀膜原理与反射镀膜的范围设置一致，在此不再赘述。

本实施例中，由于针对合光棱镜的镀膜满足镀膜反射谱在随照明光入射角偏 移之后的波谱范围λ₁+Δλ₁～λ₂-Δλ₂范围大于且包含照明光的光谱范围λ₃～λ₄的关系，从而能够避免非远心照明光束照射普通合光棱镜时造成的光线偏移，从 而使得非远心照明下照射到镜头的光线波长不会发生变化，进而保证了照明光的 颜色均匀性。

可以理解，在一些实施例中，为避免上述镀膜等工艺复杂的修正方式，也可 以不在第一光源模组11r、第二光源模组11g、第三光源模组11b到合光模块之 间空间设置光束会聚组件，而是合光模块30到投影镜头40之间设置光束会聚组 件，从而将均匀的照明光照射到镜头中，通过这样的方式，能够避免复杂的镀膜 工艺，也能以非远心照明的方式将照明光照射到投影镜头，从而缩小整个照明系 统的体积。

在实施例二的方案中，第一光源模组11r、第二光源模组11g、第三光源模 组11b分别出射第一光束、第二光束以及第三光束后，经过第一光束会聚组件 213r、第一光束会聚组件213g、第三光束会聚组件213b的会聚作用后，经过合 光模块合光并经镜头投射出去。但是，该装置中，当采用LED作为发光组件时， 由于第二发光组件111g存在转化效率较低的问题，因此，同等情况下，第二光 源模组出射的第二光束会明显弱于第一光源模组及第三光源模组。为此，本申请 还针对本问题进一步改进了第二光源模组的光路设置。

具体的，请参见图7所示的本申请的实施例三的投影装置120的结构示意图， 本实施例与图4所示的实施例类似，区别在于：本实施例中光源模块还包括补充 第二光源模组12b1，补充第二光源模组12b1沿第二方向设置，且其与第二光源 模组12g的结构(沿第一方向依次设置的第二发光单元121g、光收集单元122g 以及准直透镜123g)基本一致，包括补充第二发光单元(图中未标识)、光收集 单元(图中未标识)以及准直透镜(图中未标识)，区别仅在于补充第二光源模 组的补充第二发光单元发出的是蓝激光，以及第二发光单元121g的外侧面为反 射面且涂布有绿色发光材料，如绿色荧光粉。且第二光源组件12g及补充第二光 源组件12b1的共同出射路径上设置有一补充合光单元320g，补充合光单元320g上设置有用于将蓝激光反射、红绿荧光透射的膜层，用于将补充第二光源组件 12b1发出的蓝激光反射至第二发光组件121g的绿色荧光粉上，激发出绿荧光， 从而配合第二发光组件共同发出亮度较高的绿色光，也即，通过额外设置的补充 第二光源组件12b1，能够对第二发光单元121g上的绿荧光粉进行双面激发，有 助于提升受激光的激发效率，进而提升光效率。

可选的，补充合光单元320g也可以设置为一个区域膜片(图未示)，包括中 间区域和边缘区域，中间区域用于反射补充第二光源组件发出的光学扩展量较小 的蓝激光到第二发光组件上，边缘区域用于透射第二发光组件上发出的绿光以及 蓝激光激发第二发光组件上的绿色荧光粉产生的绿荧光。通过这样的方式，能够 进一步提高双面激发的绿光转化和利用效率。

进一步的，为了进一步缩小实施例二的光路结构示意图，本申请还提出了实 施例四，请参见图8所示的本申请的实施例四的投影装置130的结构示意图，本 实施例与图4所示的实施例类似，区别在于：本实施例的第一光源模组和第三光 源模组均沿第一方向设置，但第一液晶调制模组23r(包括起偏器231r和第一调 制面板232r)以及第一光束会聚组件233r依然沿第二方向设置，第三液晶调制 模组23b(包括起偏器231b和第三调制面板232b)以及第三光束会聚组件233b 依然沿第二方向的相反方向设置，在第一光源模组与第一液晶调制模组23r之间， 还设置有第一折转组件，第一折转组件包括第一光回收组件631r、第一光传输装 置632r以及第一折转元件633r，用于将第一光束的传输方向由第一方向调整为 第二方向，通过这样的设置，由于改变了第一光束的传输方向，能够压缩沿第二方向上装置的长度。

具体的，第一光回收组件631用于透射第一光源模组发出的第一光束的第一 偏振态的光并反射与第一偏振态垂直的第二偏振态的光，从而进一步实现光回收 利用，可选的，第一光回收组件631可以采用反射式偏振增透膜(DBEF，dual brightness enhancementfilm)；在第一光回收组件631的出射方向设置有第一光传 输装置632r，用于将第一光束无损的传输至第一折转元件633r，在一些实施例 中，第一光传输装置可以采用空心导光器件、方棒或锥棒等；第一折转元件633r 可以采用实心直角棱镜，用于将沿第一方向传输的第一光束的传输方向折转为沿 第二方向传输，从而压缩了沿投影装置沿第二方向的体积。

进一步的，第一折转元件633r采用空心结构时，其包括一入射面、反射面 和出射面，入光面和出光面可以采用镀膜的玻璃片、石英片或塑料，其形状可以 为直平面、曲面或者由多个直平面组成的锯齿面，二者的放置位置可以相互垂直， 以满足对不同光线的透射、反射要求。

第一折转元件633r的反射面与第一方向的夹角可以为-90°-0°之间的任一角 度，以实现光线向任一方向的折转。优选的，当反射面与第一方向夹角为-45°时， 光线折转90°，从而使得第一光束的方向被折转为第二方向，通过这样的设置， 可实现直角棱镜的功能。

同理，在第三光源模组与第三液晶调制模组23b之间，还设置有第三折转组 件，其包括第三光回收组件631b、第三光传输装置632b以及第三折转元件633b， 用于将第三光束的传输方向由第一方向调整为第二方向的相反方向，通过这样的 设置，由于改变了第一光束的传输方向，能够压缩沿第二方向相反方向上装置的 长度。同时，第三折转元件633b的反射面与第一方向的夹角可以为0°-90°之间 的任一角度。其余设置与第一光源模组到合光模块之间的设置基本一致，在此不 再赘述。

通过沿第一方向传输的第一光束的传输方向折转为沿第二方向传输以及将 第三光束的传输方向由第一方向调整为第二方向的相反方向，能够充分利用第二 光源模组到合光装置处的沿第一方向的空间，减小了第一光源模组和第三光源模 组排布时造成的沿第二方向体积过大的问题，同时，由于折转组件包含了光回收 组件、光传输装置以及折转元件，能够将第一光束高效、无损的传输至液晶调制 模组，在减小了装置体积的前提下，有效提升了光利用效率。

请参见图9所示的本申请的实施例五的投影装置140的结构示意图，本实施 例与图4所示的实施例类似，区别在于：本实施例的光收集单元采用了第二透镜 142g，第二透镜142g为收集透镜，用于将第二发光组件出射的光线进行收集， 并在准直透镜的准直作用下出射准直的第一光束，由于第二透镜142g和准直透 镜出射的第一光束的面分布为圆形，而调制面板需要的照明的部分为矩形，因此 需要从圆光斑中切出矩形，而本申请通过设置了特殊形状的起偏器241g实现了 光斑整形和光线回收。如图10所示，起偏器241g包括圆光斑面分布2411g、第 一区域2412g以及第二区域2413g。优选的，圆光斑面分布2411g即为第一光束 传输至调制面板时的光斑形状，第一区域2412g为与调制面板形状适配且内接于 圆光斑的矩形区域，且2412g设置为光循环膜层，用于对第一光束的矩形区域光 斑做偏振光循环，例如采用上述提及的DBEF，从而最大化的提高系统效率，第 二区域2413g设置在起偏器241g的圆光斑面分布2412g除第一区域以外的边缘 部分，第二区域2413g可以采用镜面反射膜层，从而使得圆光斑中不参与照明的 边缘光斑部分会被反射回第二透镜142g重新利用，进一步提高了光利用效率。

通过这样的设置，能够将第一光束分为用于照射到调制面板上的矩形光斑以 及被反射回收的边缘光斑，从而从空间上以及偏振维度上分别针对不同区域、不 同偏振特性的光进行回收和再利用，最大限度保证了光源模块出射的光的光利用 效率。

请参见图11所示的本申请的实施例六的投影装置150的结构示意图，本实 施例与图9所示的实施例类似，区别在于：本实施例中，第二透镜为自由曲面透 镜，优选为XY多项式透镜，准直透镜153g采用菲涅尔透镜，使用自由曲面透 镜作为第二透镜可以使出射光的面分布为略大于调制面板照明区域的矩形，从而 与面板需要的照明部分相吻合。因此，起偏器251g被设置为如图12所示的结构， 包括圆矩形光斑面分布2511g、第一区域2512g以及第二区域2513g。优选的， 圆矩形光斑面分布2511g即为第一光束传输至调制面板时的光斑形状，第一区域 2512g为与调制面板形状适配且内接于圆矩形光斑的矩形区域，且2512g设置为 光循环膜层，用于对第一光束的矩形区域光斑做偏振光循环，例如采用上述提及 的DBEF，从而最大化的提高系统效率，第二区域2513g设置在起偏器251g的 圆矩形光斑面分布2512g除第一区域以外的边缘部分，第二区域2513g可以采用 镜面反射膜层，从而使得圆光斑中不参与照明的边缘光斑部分会被反射回第二透 镜重新利用，进一步提高了光利用效率。由于采用了自由曲面透镜与菲涅尔透镜 的组合，能够先将圆形光斑整形为圆矩形光斑，进而减小了边缘区域的面积，相 较于实施例五，降低了边缘区域处反射光的光损失效率，因此，实现了更高的光 利用效率。

请参见图13所示的本申请的实施例七的投影装置160的结构示意图，本实 施例与图4所示的实施例类似，区别在于：本实施例还在图4所示的实施例二的 基础上设置了超短焦镜头，包括反射镜462和反光杯461，用于对照明光束进行 偏折，从而避免镜头过长而使系统尺寸变大。这种投影装置将光线折叠后可增加 空间利用率，减小投影装置体积，有效解决了采用直投镜头的照明系统体积大、 成本高等问题，同时采用超短焦镜头可以使相同透射比的情况下投影装置到投影 面的距离小于使用直投镜头的光机，减小用户使用时投影装置占用的空间，提升 用户体验。

请参见图14所示的本申请的实施例八的投影装置170的结构示意图，本实 施例与图8以及图13所示的实施例类似，区别在于：本实施例还在图8所示的 实施例四的基础上设置了超短焦镜头，相较于实施例七，本实施例的结构布局能 够进一步利用第二光源模组沿第一方向到镜头处的空间，更进一步的减小投影装 置的体积。

更优的，为了更加适配本申请图2所示的实施例一的直投式投影装置，图4 所示的实施例二的非远心直投投影装置以及图14所示的非远心超短焦投影装置， 本申请提出了能够实现适配上述投影装置的镜头系统。

针对实施例一的直投式投影装置，由于采用了LTP-LCD，在需要实现较高 的分辨率(如1080P)的同时，需要维持一定的开口率，这会导致调制面板相对 于同等分辨率的HTPS-LCD的尺寸要大一些(一般都在1寸以上，甚至两寸)， 从而导致镜头体积大，成本高。因此，本申请提出了一种非远心镜头系统，调制 面板处对应的像圆尺寸为68mm，根据表1-表7的各项参数，可以得出该非远心 镜头系统采用非远心度小于10°的非远心照明光，镜头长度小于65mm，F数为 4.0，投射比为1.3∶1。

可以理解的，本领域技术人员能够知晓，F数表示镜头的相对孔径的倒数， 也即光圈数，能够表征镜头的分辨率，F数越小，能分辨两点间的距离越小，即 分辨率越高。投射比等于投影装置镜头到投影屏幕的距离除以投影屏幕宽度，以 便于用户根据投射比数值以及投影屏幕大小来安装投影装置。

具体的，请参阅图15所示的本申请的实施例九的镜头系统41的结构示意 图，镜头系统41采用非对称结构，具有光轴，包括沿光轴O1在物侧A和像侧 B之间依次设置的调制装置411、第一透镜组412、第二透镜组413以及光阑414， 其中，第一透镜组412的光焦度为正，用于将光线会聚，第一透镜组412且至少 包含第一透镜4121，第一透镜4121的有效通光直径小于像圆的大小，可以理解， 本实施例中，镜头41的光轴与调制装置411的中心重合，也即镜头并不设置偏 移(offset)，因此，像圆直径等于调制面板对角线长度；第二透镜组413的光焦 度为正，用于将光线进一步会聚，光阑414的像侧不设置任何透镜，从而使得本 实施例的镜头结构为非对称设置。调制装置411出射的投影光线依次入射至第一 透镜组412、第二透镜组413和光阑414后被投射出去。

其中，第一透镜组412、第二透镜组413以及光阑414同光轴设置，第一透 镜组412、第二透镜组413以及光阑414的光轴即为光轴O1，投影装置经调制 装置411出射的投影光线经第一透镜组412、第二透镜组413和光阑414后被投 射至屏幕形成投影图像。

本实施例提供的镜头系统41中，第一透镜组412的光焦度为正，用于将光 线会聚，第一透镜组412且至少包含第一透镜4121，第一透镜4121为非球面透 镜且其有效通光直径小于像圆的大小，第二透镜组413的光焦度为正，用于将光 线进一步会聚，光阑414的像侧不设置任何透镜，此时的镜头系统为非对称设置， 能够使得所在的位置各视场的光线较为分散，从而能够最大程度的发挥玻璃非球 面透镜校正像差(特别是畸变)的作用，提高镜头系统41的成像效果。同时， 由于第一透镜4121为正光焦度的非球面透镜，能够有效适配LTP-LCD的面板较 大的应用场景，减小了传统镜头对该系统的不适配度。

本实施例中，第一透镜组412、第二透镜组413组成了投影装置41的折射 透镜群组，第一透镜组412位于该折射透镜群组的入射端，即第一透镜组412 为最靠近调制装置411的透镜组，第一透镜组412和调制装置411之间无其他透 镜，第二透镜组413位于折射透镜群组的出射端，即第二透镜组413为最靠近光 阑414的透镜组，第二透镜组413和光阑414之间无其他透镜；本领域技术人员 可以根据实际在该折射透镜群组中增加或减小透镜，只要保证第一透镜组412 和第二透镜组413能够分别位于折射透镜群组的两端即可。

本实施例中，调制装置411可以包括调制面板等效面4110和棱镜4111，棱 镜4111位于调制面板等效面4110和第一透镜组412之间，调制面板即采用本申 请所述的LTP-LCD面板，投影装置出射的投影光线即为调制面板调制后发出的 图像源光线。

在一些实施例中，第一透镜组412还包括从物侧A到像侧B依次设置的第 二透镜4122和第三透镜4123，第二透镜4122和第三透镜4123均为非球面透镜， 且第一透镜4121、第二透镜4122和第三透镜4123均为塑料材料，如此能够最 大程度的发挥塑料非球面透镜校正像差的作用，且由于塑料非球面透镜成本较低， 能够有效降低第一透镜组412的成本。同时，第一透镜4121、第二透镜4122和 第三透镜4123的口径依次减小，从而使得第一透镜4121、第二透镜4122和第 三透镜4123的有效通光直径均小于像圆的大小，从而使得投影装置出射的非远 心照明下的投影光线均能被第一透镜组412收集，通过这样的方式，降低了非远 心照明下的镜头设计难度。

进一步地，为了确保上述第一透镜组412的光焦度为正，第一透镜4121为 正光焦度的非球面透镜，第二透镜4122为正光焦度的非球面透镜，且第三透镜 4123为负光焦度的非球面透镜，通过这样的设置，能够平衡整个非对称镜头结 构的像差。

可以理解，第一透镜4121、第二透镜4122和第三透镜4123的非球面表面 形状可以满足方程式：

上述方程式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜 长度单位相同；k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为 双曲线；当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0 之间时，透镜的面形曲线为椭圆；当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形； 当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a_1至a_8分别表示各自径向坐 标所对应的系数。

本实施例中，在光轴O1上，第一透镜4121可以为第一透镜组412中距离 调制装置411最近的透镜，第三透镜4123为第一透镜组412中距离球面反射镜 120第二近的透镜。

在一些实施例中，第一透镜4121，第二透镜4122以及第三透镜4123均为 塑料非球面透镜，通过这样的设置，能够最大程度的发挥塑料非球面透镜校正像 差的作用。其中，第一透镜4121的物侧面可以为凸面，第一透镜4121的像侧面 为凹面；第二透镜4122的物侧面为凸面，第二透镜4122的像侧面为凸面；第三 透镜4123的物侧面为凹面，第三透镜4123的像侧面为凸面。

在一些实施例中，第二透镜组413包括从物侧A到像侧B依次设置的第四 透镜4132和第五透镜4131，第四透镜4132和第五透镜4131均采用玻璃球面透 镜，如此能够最大程度的发挥玻璃球面透镜校正像差的作用，提高分辨率，且玻 璃球面透镜相较于玻璃非球面透镜更易于制造，可有效降低第二透镜组413的成 本，同时，由于实施例中的投影装置的F数较大，且功率较高，采用玻璃球面能 够有效降低热失焦的风险。

本实施例中，在光轴O1上，第四透镜4132可以为第二透镜组413中距离 光阑414最近的透镜，第五透镜4131为第二透镜组413中距离光阑414第二近 的透镜。其中，第四透镜4132的物侧面可以为凸面，第四透镜4132的像侧面为 平面；第五透镜4131的物侧面为平面，第五透镜4131的像侧面为凹面。

在一些实施例中，第四透镜4132和第五透镜4131可以胶合为一体，通过 采用镜片胶合的方式，可以校正色差，提高成像效果。示例性的，第四透镜4132 和第五透镜4131可以通过光学胶水粘合连接。当然，在另一些实施例中，第四 透镜4132和第五透镜4131也可以不胶合。

以第一透镜4121为塑料非球面透镜，第二透镜4122为塑料非球面透镜，第 三透镜4123为塑料非球面透镜，第四透镜4132为玻璃球面透镜，第五透镜4131 为玻璃球面透镜为例，镜头系统41可以实现1.3∶1的投射比，分辨率满足1080P 的解像要求，畸变能控制在-0.1％-0.5％以内。具体地，在本实施例中，镜头系统 41的镜头设计参数如下表1所示，第一透镜4121的物侧面的非球面参数如下表 2所示，第一透镜4121的像侧面的非球面参数如下表3所示，第二透镜4122的 物侧面的非球面参数如下表4所示，第二透镜4122的像侧面的非球面参数如下 表5所示，第三透镜4123的物侧面的非球面参数如下表6所示，第三透镜4123的像侧面的非球面参数如下表7所示。

表1：镜头系统41的镜头设计参数表

表2：第一透镜4121的物侧面的非球面参数

参数	值
		半径	20.767213v
二次曲面常数(K)	-1.835847v
		4阶系数(A)	-0.000015v
6阶系数(B)	7.163594e-009v
		8阶系数(C)	2.344202e-012v
10阶系数(D)	-1.726715e-015v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表3：第一透镜4121的像侧面的非球面参数

参数	值
		半径	28.077366v
二次曲面常数(K)	-1.068099v
		4阶系数(A)	-0.000024v
6阶系数(B)	1.575782e-008v
		8阶系数(C)	-5.957790e-012v
10阶系数(D)	1.003217e-015v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表4：第二透镜4122的物侧面的非球面参数

参数	值
		半径	3431.678774v
二次曲面常数(K)	32.633406v
		4阶系数(A)	-0.000027v
6阶系数(B)	-7.157527e-008v
		8阶系数(C)	9.416280e-011v
10阶系数(D)	-5.549242e-014v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表5：第二透镜4122的像侧面的非球面参数

参数	值
		半径	-32.342190v
二次曲面常数(K)	-1.265841v
		4阶系数(A)	-0.000041v
6阶系数(B)	-8.887856e-008v
		8阶系数(C)	1.033228e-010v
10阶系数(D)	-4.591008e-014v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表6：第三透镜4123的物侧面的非球面参数

参数	值
		半径	-8.769225v
二次曲面常数(K)	-1.001430v
		4阶系数(A)	-0.000090v
6阶系数(B)	9.808048e-008v
		8阶系数(C)	-9.60961 1e-010v
10阶系数(D)	1.0845450e-012v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表7：第三透镜4123的像侧面的非球面参数

参数	值
		半径	-15.397627v
二次曲面常数(K)	-1.224714v
		4阶系数(A)	-0.000021v
6阶系数(B)	13411379e-007v
		8阶系数(C)	-4.930595e-010v
10阶系数(D)	4.304075e-013v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

下面通过具体实验对镜头系统41的光学性能进行验证说明。

镜头系统41的调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)表现图 如图16所示，图中，横坐标代表空间频率，纵坐标代表调制传递函数比值。从 图16可以看出，在奈奎斯特频率大于22周期/毫米时，调制传递函数比值仍可 大于60％，且调制传递函数比值无明显衰退，代表可清楚的解析每个像素，得到 良好的影像品质。

镜头系统41的纵向球差值曲线图如图17(a)所示，图17(a)展示了利用 波长为455nm、545nm及615nm的光线所做的纵向球差值曲线图，该图可在一 定程度上反映镜头系统41的光学畸变水平。

镜头系统41的像散曲线图如图17(b)所示，图17(b)展示了利用波长为 455nm、545nm及615nm的光线所做的像散场曲图，从图17(b)可以看出，像 散程度较轻，可在一定程度上反映镜头系统41具有较低的光学畸变水平。

镜头系统41的畸变曲线图如图17(c)所示，图17(c)展示了利用波长为 455nm、545nm及615nm的光线所畸变曲线图，从图17(c)可以看出镜头系统 41具有比较低的最大畸变率，其光学性能较佳。

镜头系统41的系统点列图如图18所示，从图中可以看出，各视场下的点列 图平均弥散斑半径较小，像质很好，能够满足1080P的解像要求。

镜头系统41的横向像差图如图19所示，图中，S-L(Short-Long)代表短 波长和长波长的差异，S-R(Short-Ref)代表短波长与参考波长的差异。镜头系 统41的相对照度曲线详见图20所示，如图19和图20所示，镜头系统41在横 向色差及相对照度方面上，皆有良好的成像品质。

镜头系统41的不同视场的主光线角度示意图如图21所示，从图中可以看出， 像方角度的平均值，也即非远心度，均小于10°，符合本投影装置的照明要求。

本实施例提供的镜头系统41包括沿光轴O1在物侧A和像侧B之间依次设 置的调制装置411、第一透镜组412、第二透镜组413以及光阑414，其中，第 一透镜组412的光焦度为正，用于将光线会聚，第一透镜组412且至少包含第一 透镜4121，第一透镜4121的有效通光直径小于像圆的大小，光阑414的像侧不 设置任何透镜，此时的镜头系统为非对称设置，能够使得所在的位置各视场的光 线较为分散，从而能够最大程度的发挥玻璃非球面透镜校正像差(特别是畸变) 的作用，提高镜头系统41的成像效果；同时，由于第一透镜4121为正光焦度的 非球面透镜，能够有效适配LTP-LCD的面板较大的应用场景，减小了传统镜头 对该系统的不适配度。

然而，镜头系统41虽然能有效的减小镜头体积与成本，但是该镜头系统对 照明光会发生光学扩展量稀释，从而影响最终投影装置的效率与均匀性，另外， 该镜头系统还存在对非远心投影装置的适配性以及对照明光和镜头耦合的耦合 精度的要求很高的问题。因此，本申请的实施例十在镜头系统41的基础上，还 提出了另外一种非对称的远心超短焦镜头系统42，配合实施例一的远心照明的 投影装置，能把镜头长度控制在120mm以下，F数为3.8，投射比为1.3∶1，分 辨率为1080P。

具体的，请参阅图22所示的本申请的实施例十的远心镜头系统42的结构示 意图，远心镜头系统42也采用非对称结构，包括沿光轴O2在物侧A和像侧B 之间依次设置的调制装置421、第一透镜组422、第二透镜组423、光阑424以 及第三透镜组425，其中，第一透镜组422的光焦度为正，用于将光线会聚，第 一透镜组422且至少包含第一透镜4221，第一透镜4221的有效通光直径小于像 圆的大小，可以理解，本实施例中，镜头42的光轴与调制装置421的中心重合， 也即镜头并不设置偏移(offset)，因此，像圆直径等于调制面板对角线长度；第 二透镜组423的光焦度为正，用于将光线进一步会聚，光阑424的像侧仅设置了 第三透镜组425，且第三透镜组425的透镜片数小于第一透镜组和第二透镜组的 镜片总和，从而使得本实施例的镜头结构为非对称设置。调制装置421出射的投 影光线依次入射至第一透镜组422、第二透镜组423、光阑424以及第三透镜组 425后被投射出去。

其中，第一透镜组422、第二透镜组423以及光阑424同光轴设置，第一透 镜组422、第二透镜组423、光阑424以及第三透镜组的光轴即为光轴O2，投影 装置经调制装置421出射的投影光线经第一透镜组422、第二透镜组423、光阑 424以及第三透镜组425后被投射至屏幕形成投影图像。

本实施例提供的远心镜头系统42中，第一透镜组422的光焦度为正，用于 将光线会聚，第一透镜组422且至少包含第一透镜4221，第一透镜4221为非球 面透镜且其有效通光直径小于像圆的大小，第二透镜组423的光焦度为正，用于 将光线进一步会聚，光阑424的像侧仅设置一个第三透镜组，此时的远心镜头系 统为非对称设置，能够使得所在的位置各视场的光线较为分散，从而能够最大程 度的发挥玻璃非球面透镜校正像差(特别是畸变)的作用，提高远心镜头系统42的成像效果。同时，由于第一透镜4221为正光焦度的非球面透镜，能够有效 适配LTP-LCD的面板较大的应用场景，减小了传统镜头对该系统的不适配度。 进一步的，由于设置了第三透镜组，能够有效适配照明光的光学扩展量稀释，避 免了非对称设置导致的效率与均匀性差的问题，同时，第三透镜组的设置还可以 使得本实施例的镜头42不仅可以适配成像的照明方式，如图9所示的实施例五 所示的采用方棒、成像透镜或复眼以及成像透镜的照明方式的直投式投影装置， 还可以适配非成像的照明方式，如图10所示的实施例六所示的采用锥棒、自由 曲面透镜系统的非远心直投投影装置。

本实施例中，第一透镜组422、第二透镜组423组成了投影装置42的折射 透镜群组，第一透镜组422位于该折射透镜群组的入射端，即第一透镜组422 为最靠近调制装置421的透镜组，第一透镜组422和调制装置421之间无其他透 镜，第二透镜组423位于折射透镜群组的出射端，即第二透镜组423为最靠近光 阑424的透镜组，第二透镜组423和光阑424之间无其他透镜；本领域技术人员 可以根据实际在该折射透镜群组中增加或减小透镜，只要保证第一透镜组422 和第二透镜组423能够分别位于折射透镜群组的两端即可。

本实施例中，第三透镜组425组成了远心镜头系统42的物侧透镜组，包括 第六透镜4251和第七透镜4252，用于提高远心镜头系统42的解像力。

本实施例中，调制装置421可以包括调制面板等效面4210和棱镜4211，棱 镜4211位于调制面板等效面4210和第一透镜组422之间，调制面板即采用本申 请所述的LTP-LCD面板，投影装置出射的投影光线即为调制面板调制后发出的 图像源光线。

在一些实施例中，第一透镜组422还包括从物侧A到像侧B依次设置的第 二透镜4222和第三透镜4223，第二透镜4222和第三透镜4223均为非球面透镜， 且第一透镜4221、第二透镜4222和第三透镜4223均为塑料材料，如此能够最 大程度的发挥塑料非球面透镜校正像差的作用，且由于塑料非球面透镜成本较低， 能够有效降低第一透镜组422的成本。同时，第一透镜4221、第二透镜4222和 第三透镜4223的口径依次减小，从而使得第一透镜4221、第二透镜4222和第 三透镜4223的有效通光直径均小于像圆的大小，从而使得投影装置出射的非远 心照明下的投影光线均能被第一透镜组422收集，通过这样的方式，降低了非远 心照明下的镜头设计难度。

进一步地，为了确保上述第一透镜组422的光焦度为正，第一透镜4221为 正光焦度的非球面透镜，第二透镜4222为正光焦度的非球面透镜，且第三透镜 4223为负光焦度的非球面透镜，通过这样的设置，能够平衡整个非对称镜头结 构的像差。

本实施例中，在光轴O2上，第一透镜4221可以为第一透镜组422中距离 调制装置421最近的透镜，第三透镜4223为第一透镜组422中距离球面反射镜 120第二近的透镜。

在一些实施例中，第一透镜4221，第二透镜4222以及第三透镜4223均为 塑料非球面透镜，通过这样的设置，能够最大程度的发挥塑料非球面透镜校正像 差的作用。其中，第一透镜4221的物侧面可以为凸面，第一透镜4221的像侧面 为凹面；第二透镜4222的物侧面为凸面，第二透镜4222的像侧面为凸面；第三 透镜4223的物侧面为凹面，第三透镜4223的像侧面为凸面。

在一些实施例中，第二透镜组423包括从物侧A到像侧B依次设置的第四 透镜4232和第五透镜4231，第四透镜4232和第五透镜4231均采用玻璃球面透 镜，如此能够最大程度的发挥玻璃球面透镜校正像差的作用，提高分辨率，且玻 璃球面透镜相较于玻璃非球面透镜更易于制造，可有效降低第二透镜组423的成 本，同时，由于实施例中的投影装置的F数较大，且功率较高，采用玻璃球面能 够有效降低热失焦的风险。

本实施例中，在光轴O1上，第四透镜4232可以为第二透镜组423中距离 光阑424最近的透镜，第五透镜4231为第二透镜组423中距离光阑424第二近 的透镜。其中，第四透镜4232的物侧面可以为凸面，第四透镜4232的像侧面为 平面；第五透镜4231的物侧面为平面，第五透镜4231的像侧面为凹面。

在一些实施例中，第四透镜4232和第五透镜4231可以胶合为一体，通过 采用镜片胶合的方式，可以校正色差，提高成像效果。示例性的，第四透镜4232 和第五透镜4231可以通过光学胶水粘合连接。当然，在另一些实施例中，第四 透镜4232和第五透镜4231也可以不胶合。

在一些实施例中，第六透镜4251和第七透镜4252均为球面透镜，且第六 透镜4251和第七透镜4252均为玻璃材料，如此能够最大程度的发挥玻璃球面透 镜校正像差的作用，提高镜头的解像能力，且玻璃球面透镜相较于玻璃非球面透 镜更易于制造，可有效降低第三透镜组425的成本，同时，由于实施例中的投影 装置的F数较大，且功率较高，采用玻璃球面能够进一步降低热失焦的风险。

本实施例中，在光轴O2上，第六透镜4251可以为第三透镜组425中距离 光阑424最近的透镜，第七透镜4252为第三透镜组425中距离光阑424第二近 的透镜。其中，第六透镜4251的物侧面可以为凸面，第六透镜4251的像侧面为 平面；第七透镜4252的物侧面为凹面，第七透镜4252的像侧面为凸面。

以第一透镜4221为塑料非球面透镜，第二透镜4222为塑料非球面透镜，第 三透镜4223为塑料非球面透镜，第四透镜4232为玻璃球面透镜，第五透镜4231 为玻璃球面透镜，第六透镜4251为玻璃球面透镜以及第七透镜4252为玻璃球面 透镜为例，远心镜头系统42可以实现1.3∶1的投射比，分辨率满足1080P的解 像要求，畸变能控制在小于0.5％甚至更好。具体地，在本实施例中，远心镜头 系统42的镜头设计参数如下表8所示，第一透镜4221的物侧面的非球面参数如 下表9所示，第一透镜4221的像侧面的非球面参数如下表10所示，第二透镜 4222的物侧面的非球面参数如下表11所示，第二透镜4222的像侧面的非球面参数如下表12所示，第三透镜4223的物侧面的非球面参数如下表13所示，第 三透镜4223的像侧面的非球面参数如下表14所示。

表8：远心镜头系统42的镜头设计参数表

表9：第一透镜4221的物侧面的非球面参数

参数	值
		半径	23.378917v
二次曲面常数(K)	-3.408604v
		4阶系数(A)	-0.000004v
6阶系数(B)	2.317770e-009v
		8阶系数(C)	4.961431e-013v
10阶系数(D)	-5.096263e-016v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表10：第一透镜4321的像侧面的非球面参数

表11：第二透镜4222的物侧面的非球面参数

参数	值
		半径	466.015227v
二次曲面常数(K)	32.633406v
		4阶系数(A)	0.000018v
6阶系数(B)	-5.813403e-008v
		8阶系数(C)	7.652725e-011v
10阶系数(D)	-4.748475e-014v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表12：第二透镜4222的像侧面的非球面参数

参数	值
		半径	-42.955815v
二次曲面常数(K)	-0.319589v
		4阶系数(A)	0.000036v
6阶系数(B)	-8.885299e-008v
		8阶系数(C)	1.021140e-010v
10阶系数(D)	-5.106487e-014v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

表13：第三透镜4323的像侧面的非球面参数

表14：第三透镜4223的像侧面的非球面参数

参数	值
		半径	-14.544204v
二次曲面常数(K)	-0.886741v
		4阶系数(A)	0.000009v
6阶系数(B)	1.346666e-007v
		8阶系数(C)	-3.746224e-010v
10阶系数(D)	3.110053e-013v
		12阶系数(E)	0.000000
14阶系数(F)	0.000000
		16阶系数(G)	0.000000
18阶系数(H)	0.000000
		20阶系数(J)	0.000000

下面通过具体实验对远心镜头系统42的光学性能进行验证说明。

远心镜头系统42的调制传递函数表现图如图23所示，图中，横坐标代表空 间频率，纵坐标代表调制传递函数比值。从图16可以看出，在奈奎斯特频率大 于22周期/毫米时，调制传递函数比值均大于60％且对应位置的比值也均大于镜 头系统41，且调制传递函数比值无明显衰退，代表其相较于镜头系统41能够更 加清楚的解析每个像素，得到良好的影像品质。

远心镜头系统42的纵向球差值曲线图如图24(a)所示，图24(a)展示了 利用波长为455nm、545nm及615nm的光线所做的纵向球差值曲线图，该图可 在一定程度上反映远心镜头系统42的光学畸变水平介于0-1.4％之间，其畸变范 围小于镜头系统41。

远心镜头系统42的像散曲线图如图24(b)所示，图24(b)展示了利用波 长为455nm、545nm及615nm的光线所做的像散场曲图，从图24(b)可以看出， 像散程度较轻，可在一定程度上反映远心镜头系统42具有较低的光学畸变水平。

远心镜头系统42的畸变曲线图如图24(c)所示，图24(c)展示了利用波 长为455nm、545nm及615nm的光线所畸变曲线图，从图24(c)可以看出镜头 系统41具有比较低的最大畸变率，其光学性能较佳。

远心镜头系统42的系统点列图如图25所示，从图中可以看出，各视场下的 点列图平均弥散斑半径较小，像质很好，能够满足1080P的解像要求。

远心镜头系统42的横向像差图如图26所示，图中，S-L(Short-Long)代 表短波长和长波长的差异，S-R(Short-Ref)代表短波长与参考波长的差异。远 心镜头系统42的相对照度曲线详见图27所示，如图26和图27所示，远心镜头 系统42在横向色差及相对照度方面上，皆有良好的成像品质。

远心镜头系统42的不同视场的主光线角度示意图如图28所示，从图中可以 看出，像方角度的平均值，也即非远心度，均小于5°，符合本投影装置的照明 要求。

本实施例提供的远心镜头系统42包括沿光轴O2在物侧A和像侧B之间依 次设置的调制装置421、第一透镜组422、第二透镜组423、光阑414以及第三 透镜组424，由于设置了第三透镜组，能够有效适配照明光的光学扩展量稀释， 避免了非对称设置导致的效率与均匀性差的问题，同时，第三透镜组的设置还可 以使得本实施例的远心镜头系统42不仅可以适配成像的照明方式，如图9所示 的实施例五所示的采用方棒、成像透镜或复眼以及成像透镜的照明方式的直投式 投影装置，还可以适配非成像的照明方式，如图10所示的实施例六所示的采用 锥棒、自由曲面透镜系统的非远心直投投影装置。

更进一步的，实施例七所示的投影装置160以及实施例八所示的投影装置 170中，由于设置光束会聚组件，如场镜、菲涅尔透镜或者自由曲面透镜，会带 来较多的杂散光影响ANSI对比度，为此，本申请还提出了一种超短焦镜头系统43，长度小于220mm，F数为3.2，投射比为0.4∶1，能够更进一步缩小投影装 置的体积。

请参阅图29所示，本申请实施例十一提供的镜头系统43具有第一光轴O3 和第二光轴O4，第一光轴O3垂直于第二光轴O4，镜头系统43包括在物侧A 和像侧B之间沿光轴O3依次设置的调制装置431、第一透镜组432、第一反射 镜433和沿光轴O4依次设置的第二透镜组434、光阑435、第三透镜组436以 及第二反射镜437，其中，第一反射镜433为平面反射镜，用于实现光路折转， 将镜头的光轴从第一光轴O3折转为第二光轴O4，从而使得光线从沿第一光轴 O3的方向被反射为沿第二光轴O4的方向，压缩了镜头系统43沿第二光轴O4 的体积，第二反射镜437为塑料非球面反射镜，包括向物侧A凸出的反射面， 调制装置431出射的投影光线经该反射面反射后出射。

调制装置431、第一透镜组432以及第一反射镜433依次沿第一光轴O3设 置，调制装置431出射的投影光线依次入射至第一透镜组432和第一反射镜433， 被第一反射镜433反射为沿第二光轴O4的入射光线。

本实施例中，第一透镜组432为折射透镜组，其主要作用是校正系统像差。 具体的，第一透镜组432包括第一透镜4321和第二透镜4322，其中，第一透镜 4321的物侧面为凹面，第一透镜4321的像侧面为凸面，第二透镜4322的物侧 面为凹面，第二透镜4322的像侧面为凹面，第一透镜组的整体光焦度为负，二 者共同作用以校正系统像差，提高分辨率，使得镜头系统43具有更高的解像力， 更简洁的光学架构以及更小的体积。

第一反射镜433为平面反射镜，优选的，该平面反射镜与第一光轴O3和第 二光轴O4均成45°设置，由此能够在确保光线折转的同时避免光线被阻挡或者 发生重叠。

在第一反射镜433的后续光路中，沿第二光轴O4依次设置了第二透镜组 434、光阑435、第三透镜组436和第二反射镜437。

在一些实施例中，第二透镜组434包括第三透镜4314、第四透镜4342和第 五透镜4343，用于对光线进行进一步会聚，其中，第三透镜4341为塑料非球面 透镜，第四透镜4242和第五透镜均为玻璃球面透镜，由此，第三透镜组434能 够将第一反射镜433反射的光线进行进一步会聚，并能防止光阑434位置处由于 光线会聚能量过高造成的热失焦问题。

在一些实施例中，第三透镜4341物侧面为凸面，第三透镜4341的像侧面 为凹面。第四透镜4242的物侧面为凹面，第四透镜4242的像侧面为凸面。第五 透镜4343的物侧面为凹面，第五透镜4343的像侧面为凸面，由此，第二透镜组 的光焦度为正。

在一些实施例中，第四透镜4342和第五透镜4343胶合为一体，通过采用镜 片胶合的方式，可以校正色差，提高成像效果。示例性的，第四透镜4342和第 五透镜4343可以通过光学胶水粘合连接。当然，在另一些实施例中，第四透镜 4342和第五透镜4343也可以不胶合。

在一些实施例中，第三透镜组436包括第六透镜4361、第七透镜4362以及 第八透镜4363，其中，第六透镜4361、第七透镜4362以及第八透镜4363均为 塑料非球面透镜，由此，能够将经过光阑的光线进行有效的扩散并充分折射到第 二反射镜437上，进而减小了杂散光对ANSI的影响，同时，由于均采用塑料非 球面透镜，能够有效降低第三透镜组的成本，进一步降低整个投影装置的体积。

在一些实施例中，第六透镜4361的物侧面为凸面，第六透镜4361的像侧 面为凸面。第七透镜4362的物侧面为凹面，第七透镜4362的像侧面为凹面。第 八透镜4363的物侧面为凹面，第八透镜4363的像侧面为凹面，由此，第三透镜 组436的整体光焦度为负。

第二反射镜437为非球面反射镜，用于消除球面畸变引起的像差，因此从 第三透镜组436入射至第二反射镜437的投影光线会被整形，从而在第二反射镜 437处增加了光程，从而可减小透镜数量，使得整个光学系统更加简洁，降低组 装难度，且第二反射镜437能够对投影光线进行有效的整形校正，提高了系统分 辨率；此外，基于透镜数量的减少，可减少投影光线多次通过不同的介质造成的 能量损耗，提高投影品质。另一方面，第二反射镜437也可以采用玻璃材质，这 种情况下具有较好的热稳定性，能够避免在高光照的情况下出现热失焦现象。

本实施例中，第二反射镜437为非球面反射镜的反射面镀有反射膜，且反 射面的反射率可以大于95％。示例性的，该反射膜可以为银反射层或者铝反射层， 以实现大于95％的反射率。

在一些实施例中，调制装置431具有投影像发射面，第二反射镜437的反射 面到投影像发射面沿第一光轴O3和第二光轴O4的距离为L(图未示)，第二反 射镜437的反射面到第三透镜组436的出射面的距离为D(图未示)，且满足

由此，可以消除像差，提高分辨率并且实现较小的透射比，使 得镜头系统43具有较好的光学性能。其中，投影像发射面为调制面板朝向棱镜 4312的表面，第三透镜组436的出射面的出射面为第八透镜4363的物侧面。

在一些实施例中，在第二光轴O4上，第二反射镜437的反射面到光阑435 的距离为L1(图未示)，光阑435到第一透镜组130的入射面的沿第一光轴O3 和第二光轴O4的距离和为L2(图未示)，且满足1.7≤L1/L2≤2。由此，可以 消除像差，提高分辨率并且实现较小的透射比，使得镜头系统43具有较好的光 学性能。其中，第一透镜组432的入射面为第一透镜4321的像侧面。

本实施例中，镜头系统43可以实现0.38∶1-0.44∶1的投射比。示例性的， 镜头系统43可以实现0.4∶1的投射比，分辨率满足1080P的解像要求。

具体地，镜头系统43的镜头设计参数如表15所示，第二反射镜437、第八 透镜4363、第七透镜4362以及第六透镜4361的非球面参数如表16所示，第三 透镜4341、第二透镜4322以及第一透镜4321的非球面参数如表17所示。

表15：镜头系统43的镜头设计参数表

表16：第二反射镜、第八透镜4363、第七透镜4362及第六透镜4361的非球面参 数

表17：第三透镜4341、第二透镜4322以及第一透镜4321的非球面参数

下面通过具体实验对镜头系统43的光学性能进行验证说明。

镜头系统43的调制传递函数表现图如图30所示，图中，横坐标代表空间频 率，纵坐标代表调制传递函数比值。从图30可以看出，在奈奎斯特频率大于22 周期/毫米时，调制传递函数比值均大于70％且对应位置的比值也均大于镜头系 统41以及远心镜头系统42，且调制传递函数比值无明显衰退，代表其相较于镜 头系统41、远心镜头系统42能够更加清楚的解析每个像素，得到良好的影像品 质。

镜头系统43的系统点列图如图31所示，从图中可以看出，离焦量从-0.09mm 到+0.09mm之间的各视场下的点列图平均弥散斑半径较小，像质很好，能够满 足1080P的解像要求。

镜头系统43的横向像差图如图32所示，图中，S-L(Short-Long)代表短 波长和长波长的差异，S-R(Short-Ref)代表短波长与参考波长的差异。镜头系 统43的相对照度曲线详见图33所示，如图32和图33所示，镜头系统43在横 向色差及相对照度方面上，皆有良好的成像品质。

镜头系统43的不同视场的主光线角度示意图如图34所示，从图中可以看出， 像方角度的平均值均小于7°，符合本投影装置的照明要求。

本实施例提供的镜头系统43包括在物侧A和像侧B之间沿光轴O3依次设 置的调制装置431、第一透镜组432、第一反射镜433和沿光轴O4依次设置的第 二透镜组434、光阑435、第三透镜组436以及第二反射镜437，由于设置了第 一反射镜433和第二反射镜，能够实现于实现光路折转，有效压缩了镜头系统 43沿第二光轴O4的体积，同时，由于设置了第二透镜组和第三透镜组，能够使 得整个镜头系统43的解像力较大且不存在热失焦的风险，从而可以适配于面板 较大、杂散光较强的应用场景，如实施例七所示的投影装置160以及实施例八所 示的投影装置170。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利 用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用 在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种镜头系统，其特征在于，具有第一光轴和第二光轴，所述第一光轴垂直于第二光轴，所述镜头系统包括：在物侧和像侧之间沿光轴依次设置的调制装置、第一透镜组、第一反射镜和沿第二光轴依次设置的第二透镜组、光阑、第三透镜组以及第二反射镜，其中，

所述第一透镜组为折射透镜组，用于校正系统像差；

所述第一反射镜用于实现光路折转，将镜头的光轴从第一光轴折转为第二光轴；

所述第二透镜组用于对入射光线进行进一步会聚；

所述第三透镜组用于将经过光阑的光线进行扩散并充分折射到所述第二反射镜，以及所述第二反射镜包括向物侧A凸出的反射面，调制装置431出射的投影光线经所述反射面反射后出射。

2.一种如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述第一透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面。

3.一种如权利要求2所述的镜头系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜为塑料非球面透镜。

4.一种如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述第一反射镜为平面反射镜，所述第一反射镜与第一光轴和第二光轴均成45°设置。

5.一种如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述第二透镜组包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第三透镜为塑料非球面透镜，所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜。

6.一种如权利要求5所述的镜头系统，其特征在于，所述第三透镜物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面。

7.一种如权利要求6所述的镜头系统，其特征在于，所述第四透镜和第五透镜为双胶合透镜。

8.一种如权利要求6所述的镜头系统，其特征在于，所述第三透镜组包括第六透镜、第七透镜以及第八透镜，所述六透镜、第七透镜以及第八透镜均为塑料非球面透镜。

9.一种如权利要求8所述的镜头系统，其特征在于，所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六透镜的像侧面为凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凹面；所述第八透镜的物侧面为凹面，所述第八透镜的像侧面为凹面。

10.一种如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述第二反射镜为非球面反射镜，用于消除球面畸变引起的像差。

11.一种如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统满足：

0.25＜D/L＜0.4，

其中，L表示第二反射镜的反射面到投影像发射面沿第一光轴和第二光轴的距离，D表示所述第二反射镜的反射面到第三透镜组的出射面的距离。

12.一种如权利要求8所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统满足：

1.7≤L1/L2≤2，

其中，L1表示所述第二反射镜的反射面沿第二光轴到所述光阑的距离，L2表示所述光阑到所述第一透镜组的入射面的沿第一光轴和第二光轴的距离和。

13.一种如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统的投射比为0.38∶1-0.44∶1，在奈奎斯特频率大于22周期/毫米时，调制传递函数比值大于70％，非远心度＜7°。

14.一种如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述调制装置包括调制面板，所述调制面板为LTP-LCD面板。

15.一种投影装置，其特征在于，包括如权利要求1-14所述的镜头系统。

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