CN100576011C - 投影光学***和投影图像显示装置 - Google Patents

Abstract

一种投影光学***，用于将一次成像平面上的图像放大到二次成像平面上，所述投影光学***包括：第一光学***，用于形成中间图像；以及第二光学***，其包括布置在所述中间图像和所述二次成像平面之间的凹反射表面。所述第一光学***包括从中间图像按顺序设置的第一和第二组，其分别具有负和正屈光力；光圈；以及具有正屈光力的第三组。所述第一和第二光学***的表面相对于光轴具有旋转对称性。从一次成像平面的中心向二次成像平面的中心传播的光线与光轴相交，从所述反射表面被反射，再次与所述光轴相交，并且到达二次成像平面。满足下面的条件表达式：0.5＜φ1/φ2＜3，1＜AST/ASS＜5，|AST|/L12＜1，并且，-3＜K_rel。

Description

投影光学***和投影图像显示装置

相关申请的交叉参考

本发明包含2006年11月6日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-299808相关的主题，其整体内容通过引用被并入在此。

技术领域

本发明涉及投影光学***和投影图像显示装置，并且具体地涉及用于减小投影光学***和投影图像显示装置的深度、并且在保持图像的高分辨率和低失真的同时减小屏幕上方和下方的上下部分的高度的技术。

背景技术

近来，对于投影电视***的需要迅速地增加。投影电视***具有平板电视(诸如液晶显示器(LCD)和等离子体显示板(PDP))共同的特征。与LCD和PDP相比较，投影电视***可以以低成本提供大屏幕，因为投影电视***投影显示在具有大约一英寸的大小的图像显示元件上的图像同时放大该图像。另外，这样的图像显示元件可以较为容易地支持全高清晰度(HD)信号(诸如广播卫星(BS)广播信号或者地面数字广播信号)的高分辨率。

但是，投影电视***包括光源、照明光学***和投影光学***。投影电视***还包括大的后部安装的反射镜，用于在屏幕上投影图像。因此，如图38中所示，当投影电视***使用已知方法(其中，光轴“a”通过图像显示元件b的中心和屏幕“c”的中心)来投影图像时，不能同时减小在屏幕之下的部分的深度“d”和大小“e”。

为了实现投影电视***的薄尺寸(在深度方向上的尺寸的减小)，一些光学***偏斜地在屏幕上投影图像(以下称为“斜投影”)。

例如，日本未审查专利申请公开第5-0100312号(以下称为“专利文件1”)描述了一种投影***，其包括具有很广角的透镜的投影光学***、图像显示元件和屏幕。所述图像显示元件和屏幕被布置成相对于投影光学***的光轴偏移。通过使用所述广角透镜的视角的边缘部分，实现了斜投影(参见图39)。

另外，日本未审查专利申请公开第5-80418(以下称为“专利文件2”)描述了一种投影***，其包括第一和第二投影光学***。第一投影光学***根据光阀从成像光而形成中间图像。第二投影光学***在放大中间图像的同时在屏幕上投影中间图像。所述两个投影光学***的光轴被适当地倾斜，以便实现斜投影(参见图40)。

而且，近来，已经开发了投影光学***，其通过使用反射表面以便防止由于广视角导致的像差而实现斜投影。

PCT日语翻译专利重新公开第WO01/006295号(以下称为“专利文件3”)描述了一种投影光学***，其通过使用主要由折射光学***g和凸反射表面f构成的光学***来实现斜投影。图41示意地图解了在专利文件3中所述的光学***。

另外，日本未审查专利申请公开第2002-40326号(以下称为“专利文件4”)描述了一种投影光学***，其通过使用从图像显示板h、以下述顺序布置的凹反射表面i、凸反射表面j、凸反射表面k和凸反射表面l而去除像差(参见图42)。

在上面的专利文件中所述的光学***相对于光轴旋转对称。通过使用超广角光学***的一部分，所述光学***实现斜投影。

日本未审查专利申请公开第2001-255462号(以下称为“专利文件5”)描述了一种斜投影光学***，其包括离轴的光学***。在这个光学***中，所述离轴光学***校正梯形失真。而且，通过在多个反射表面m的每个和反射表面n之间形成中间图像，可以实现具有减小尺寸的反射表面的投影光学***(参见图43)。

日本未审查专利申请公开第2004-258620(以下称为“专利文件6”)描述了一种投影光学***，其包括折射光学***和包括凹反射表面的至少一个折射表面。在实施例中，作为折射光学***的第一光学***的一部分被做成离心的，并且使用可调整的表面来用作凹反射表面。以这种方式，可以实现具有低失真的投影光学***(参见图44)。

国际公开WO2006-043666A1(以下称为“专利文件7”)描述了一种超广角光学***，其具有旋转对称，并且通过使用至少一个凹反射表面AM形成中间图像而减小反射表面的大小(参见图45)。

发明内容

但是，这些现有的投影光学***具有下面的缺点。即，像在专利文件3中所述的光学***那样，如果投影光学***包括凸反射表面f和折射光学***g的组合，则与仅仅包括一个折射光学***的投影光学***相比较，可以容易地去除像差，并且可以容易地提供广视角。但是，仅仅一个反射表面应当对所产生的发散效应负责。因此，为了适当地校正成像表面的失真和像差，需要将屈光力减小到一定水平。因此，为了获得广视角，凸反射表面f的大小趋向于增加。这增加了制造所述凸反射表面f的困难。另外，在屏幕之下的下部的高度(参见在图38中的“e”)增加。当背投影(rear-projection)电视***包括这个投影光学***时，背投影电视***的深度(参见在图38中的“d”)增加。

在专利文件4中所述的投影光学***没有折射光学***。因此，原则上，不发生像差。另外，不发生透镜对于光的吸收。因此，可以实现亮的光学***。但是，因为所述投影光学***仅仅包括反射表面，因此光学性能对于每个反射表面的表面精度和组装精度敏感，由此提高了制造成本。另外，因为在垂直方向上布置了多个反射表面i-l，因此在屏幕之下的部分的高度增加。而且，如果增加投影角度以便降低投影光学***的深度，则反射表面、特别是最后级中的反射表面i的尺寸增加。因此，这提高了制造所述反射表面的难度，并且在所述屏幕之下的部分的高度进一步增加。

在专利文件5中所述的投影光学***具有优点：小的反射表面提供了广视角。但是，因为反射表面被做成离心的，因此，需要通过其他的离心反射表面来校正离心的像差。因此，需要至少三个反射表面。因此，如果背投影电视***包括这个投影光学***，则仍然难于获得在屏幕之下的部分的足够小的高度。另外，作为可调整表面的反射表面不具有旋转对称。因为光学性能对于反射表面的表面精度和组装精度很敏感，因此难于制造这样的反射表面。因此，提高了制造成本。

在专利文件6中所述的投影光学***包括一个或者两个反射表面，其包括作为第二光学***的一个凹反射表面。在第二光学***和第一光学***之间形成中间图像。通过使得第一光学***的一部分和第二光学***的一部分彼此离心，实现了提供广视角的和没有失真的投影光学***。但是，因为折射光学***被做成离心的，因此难于组装和调整这样的投影光学***。因此，提高了制造成本。因此，这个投影光学***不适合于大量生产的光学***，诸如背投影电视***。

在专利文件7中所述的投影光学***包括具有旋转对称和中间成像平面的光学***。通过组合至少一个凹反射表面和折射光学***，实现了简化的光学***，其提供了超广视角，并且适当地减少多种像差。具体地，按照第一和第二实施例，通过仅仅使用一个凹反射表面而实现超广视角。但是，因为使用一个具有高负温度系数的正透镜和两个塑料非球面透镜，对诸如温度改变之类的环境改变的考虑不充分。因此在制造上的容差不充分。另外，通过改变第二光学***和屏幕之间的距离，改变图像显示大小。在这种情况下，入射在折射光学***的所述反射表面或者每个折射表面上的光线略微偏移。在超广角光学***中，这样的略微偏移大大地降低了光学性能。因此，按照在专利文件7中所述的投影光学***，在实际中仅仅提供一种图像显示大小。

因此，本发明提供了一种简化的和低成本的投影光学***和投影图像显示装置，包括具有旋转对称性的光学***、减小尺寸的反射表面和仅仅一个凹反射表面，同时保持低失真和高分辨率。另外，所述投影光学***和所述投影图像显示装置具有稳定的光学性能，以便即使当改变温度时和即使当改变投影图像大小时，所述光学性能也不变差。

按照本发明的一个实施例，一种投影光学***将在缩小侧上的一次成像平面(primary imaging plane)上的图像放大到在放大侧上的二次成像平面(secondary imaging plane)上。所述投影光学***包括：第一光学***，其被配置来形成所述一次成像平面的中间图像，其中，所述第一光学***包括从与光圈邻近的中间图像按照顺序设置的：具有负屈光力(refractive power)的第一组、具有正屈光力的第二组、光圈和具有正屈光力的第三组；以及，第二光学***，其包括在所述中间图像和所述二次成像平面之间布置的凹反射表面。第一光学***和第二光学***的表面中的每一个相对于对于所有的表面公共的光轴具有旋转对称性，从一次成像平面的中心向二次成像平面的中心传播的光线与光轴相交，从所述凹反射表面被反射，再次与所述光轴相交，并且到达二次成像平面，并且满足下面的条件表达式：

(1)

(2)1＜AST/ASS＜5

(3)|AST|/L12＜1

其中

|AST|＝通过第一光学***在切向平面内形成中间图像的位置，

|ASS|＝通过第一光学***在矢状平面中形成中间图像的位置，

L12＝在光轴上的第一光学***和第二光学***之间的距离。在第一光学***中包括并且具有正屈光力的所有透镜满足下面的条件表达式：

(4)-3＜K_rel

其中

K_rel＝折射率的温度系数。

在第三组中包括的至少一个正透镜可以满足下面的条件表达式：

(5)0.7＜ΔP

并且，在第三组中包括的至少一个负透镜可以满足下面的条件表达式：

(6)ΔP＜-0.3

其中

ΔP＝{v-(-0.001917×P+0.6568)}×100，

v＝(nd-1)/(nF-nC)，

P＝(ng-nF)/(nF-nC)，

ng＝具有波长435.83nm的g线的折射率，

nF＝具有波长486.13nm的F线的折射率，

nd＝具有波长587.56nm的d线的折射率，并且

nC＝具有波长656.27nm的C线的折射率。以这种方式，可以获得良好的光学性能。

第一光学***可以包括至少一对胶合透镜(cemented lens)，并且满足下面的条件表达式：

(7)|Δα|＜45

其中

|Δα|＝在其间具有接触表面的相邻玻璃片之间的线性膨胀系数上的差。以这种方式，可以获得良好的光学性能。

可以将一个非球面塑料透镜布置在第一光学***的第一组到第三组的任何一个中，并且可以满足下面的条件表达式：

(8)

(9)-35＜β＜35

其中

并且

β＝非球面塑料透镜的曲面的最大正切角。

当改变投影屏幕大小时，可以改变第二光学***和二次成像平面之间的距离，并且可以沿着与光轴平行的光轴移动第一光学***的所述组中的至少一个组或者所述组中的一些透镜和第二光学***的凹反射表面。以这种方式，可以支持多种投影屏幕大小。

按照本发明的另一个实施例，一种投影图像显示装置包括：光源；调制装置，用于根据视频信号来调制从所述光源发出的光，并且输出经调制的光；以及投影光学***，用于将在所述调制装置侧上的一次成像平面上的图像放大到屏幕侧上的二次成像平面上。所述投影光学***是上述的投影光学***之一。

如上所述，按照本发明的所述实施例，从一次成像平面的中心向二次成像平面的中心传播的光线与第一光学***的光轴相交。随后，所述光线被凹反射表面反射，再次与光轴相交，并且到达二次成像平面。通过使用这样的光路，例如，从在基本上水平的方向上布置的第一光学***传播并且聚焦在二次成像平面上的光线被第二光学***输出到向上(或者向下)方向上。第二光学***可以在二次成像平面上的点上以较小的发散角度聚焦从中间图像的点输出的光线，所述中间图像是由第一光学***形成的。结果，可以通过使用紧凑的光学单元来实现投影图像显示装置。

如上所述，按照本发明，从一次成像平面的中心向二次成像平面传播的光线与第一和第二光学***公共的光轴相交，被凹反射平面反射，并且再次与光轴相交。因此，第一光学***暂时形成中间成像平面。通过在中间成像平面的后面设置凹反射表面，再次在二次成像平面上形成图像。因此，通过将第一光学***的放大率设定为优选值，可以在不增加凹反射表面的尺寸的情况下获得良好的像差校正。另外，在制造投影光学***时，可以确保对环境改变、例如温度改变的足够余量。结果，可以提供具有良好光学性能的大尺寸屏幕。

附图说明

图1图解了按照第一实施例的光路；

图2图解了按照第一实施例的投影光学***部分；

图3是按照第一实施例的位置pos1的横向像差图；

图4是按照第一实施例的位置pos2的横向像差图；

图5是按照第一实施例的位置pos3的横向像差图；

图6是按照第一实施例的位置pos1的TV失真图；

图7是按照第一实施例的位置pos2的TV失真图；

图8是按照第一实施例的位置pos3的TV失真图；

图9图解了将按照第一实施例的光学***应用到投影显示装置的一个示例；

图10是图9中所示的投影显示装置的顶视图；

图11是从右侧看到的图9的视图；

图12图解了按照第二实施例的光路；

图13详细图解了按照第二实施例的投影光学***部分；

图14是按照第二实施例的位置pos1的横向像差图；

图15是按照第二实施例的位置pos2的横向像差图；

图16是按照第二实施例的位置pos3的横向像差图；

图17是按照第二实施例的位置pos1的TV失真图；

图18是按照第二实施例的位置pos2的TV失真图；

图19是按照第二实施例的位置pos3的TV失真图；

图20图解了按照第三实施例的光路；

图21图解了按照第三实施例的投影光学***部分；

图22是按照第三实施例的位置pos1的横向像差图；

图23是按照第三实施例的位置pos2的横向像差图；

图24是按照第三实施例的位置pos1的TV失真图；

图25是按照第三实施例的位置pos2的TV失真图；

图26是将按照第三实施例的光学***应用到投影显示装置的一个示例；

图27是在图26中所示的投影显示装置的顶视图；

图28图解了按照第四实施例的光路；

图29图解了按照第四实施例的投影光学***部分；

图30是按照第四实施例的位置pos1的横向像差图；

图31是按照第四实施例的位置pos2的横向像差图；

图32是按照第四实施例的位置pos3的横向像差图；

图33是按照第四实施例的位置pos1的TV失真图；

图34是按照第四实施例的位置pos2的TV失真图；

图35是按照第四实施例的位置pos3的TV失真图；

图36图解了将按照第四实施例的投影光学***应用到投影显示装置的一个示例；

图37是在图36中所示的投影显示装置的顶视图；

图38是现有技术的一个示例的示意图示；

图39是在专利文件1中所述的现有技术的示例的示意图示；

图40是在专利文件2中所述的现有技术的示例的示意图示；

图41是在专利文件3中所述的现有技术的示例的示意图示；

图42是在专利文件4中所述的现有技术的示例的示意图示；

图43是在专利文件5中所述的现有技术的示例的示意图示；

图44是在专利文件6中所述的现有技术的示例的示意图示；

图45是在专利文件7中所述的现有技术的示例的示意图示；以及

图46是切向平面和矢状平面的示意图示。

具体实施方式

下面参见附图说明按照本发明的投影光学***和投影图像显示装置的示例性实施例。

按照本实施例，投影光学***将缩小侧上的一次成像平面上的图像放大和投影到放大侧上的二次成像平面上。所述投影光学***包括：第一光学***，用于形成所述一次成像平面的中间图像；以及第二光学***，用于从中间图像形成所述二次成像平面。从一次成像平面的中心向所述二次成像平面的中心传播的光线与光轴相交，并且被凹反射表面反射。被反射的光线再次与光轴相交，并且到达二次成像平面。概括图像形成关系，通过第一光学***来形成一次成像平面的中间图像。其后，光线被凹反射表面改变为发散光线，以形成光孔(pupil)。随后，光线在二次成像平面上形成图像。由第一光学***形成的中间图像具有低放大率，并且被具有预定放大率的第二光学***放大，以便被形成为二次成像平面。

另外，当改变投影图像大小时，改变在第二光学***和二次成像平面之间的距离。同时，第一光学***的至少一个组或者一些透镜和第二光学***的凹反射表面在光轴上与轴向平行地移动适当的距离。以这种方式，可以提供具有良好校正的光学性能的投影光学***。

而且，为了获得良好的光学性能，由第一光学***形成的中间图像被布置在第一光学***和第二光学***之间，并且满足下面的条件表达式：

(1)

(2)1＜AST/ASS＜5

(3)|AST|/L12＜1

其中

|AST|＝通过第一光学***在切向平面内形成中间图像的位置，

|ASS|＝通过第一光学***在矢状平面中形成中间图像的位置，

L12＝在光轴上的第一光学***和第二光学***之间的距离。

条件表达式(1)定义第一光学***的屈光力与第二光学***的屈光力的比率。如果所述比率小于或者等于下限，则所述凹反射表面的曲率半径大大被提高。因此，难于使用第一光学***来校正像差。相反，如果所述比率大于或者等于所述上限，则第一光学***的屈光力被提高。因此，难于使用凹反射表面来校正像差。

条件表达式(2)定义在切向平面(包括主要光线(chief light ray)和光轴的横截面)内形成中间图像的位置与在矢状平面(与切向平面垂直的平面)中形成中间图像的位置的比率。如图46中所示，设A表示第二光学***的凹反射表面，并且r表示曲率半径。因此，在切向平面中的凹反射表面的横截面中，曲率半径等于r，而与h无关。相反，在矢状平面中，曲率半径是r·cosθ。因此，入射在矢状平面上的光线按照h而具有不同的屈光力。

为了使入射在上述的横截面上的光线聚焦在二次成像平面中的同一位置上，横截面中的中间图像的图像位置需要不同。另外，在θ＞0的情况下，因为入射在矢状平面上的光线入射在一个表面上(所述表面的曲率半径小于入射在切向平面上的光线入射在其上的表面的曲率半径)，因此所述光线需要比切向平面中的图像位置更接近第二光学***。

因此，条件表达式(2)定义了上述的图像位置的适当范围。如果所述比率小于或者等于下限，则在矢状平面中的图像位置比在切向平面内的图像位置更接近第一光学***。因此，难于将成像平面的两个位置聚焦在二次成像平面上的同一位置上。如果所述比率大于或者等于上限，则在切向平面和矢状平面中的图像位置被分离。因此，也难于将成像平面的两个位置同时聚焦在二次成像平面中的同一位置上。

条件表达式(3)定义了切向平面中的图像位置与在光轴上在第一光学***和第二光学***之间的距离的比率。像在专利文件3中所述的投影光学***那样，如果光学***使用凸反射表面来发散光线，则所述光学***没有中间图像。所述光学***具有近乎等于实际投影距离的大的场曲(curvature of field)。

在这个实施例中，在当从第一光学***输出光线时和当光线到达第二光学***时之间的时段中产生中间图像。因此，第一光学***的场曲小于在光轴上在第一光学***和第二光学***之间的距离。

通过最小化由第一光学***引起的场曲，当通过第二光学***的反射表面将第一光学***的场曲投影到平坦二次成像平面上时，获得良好的光学性能。

因此，如条件表达式(3)所示，通过将第一光学***的场曲减小到小于光轴上第一光学***和第二光学***之间的距离，可以即使在半视角80度下获得比在专利文件3中所述的投影光学***更好的良好光学性能。

另外，在按照本实施例的投影光学***中，第一光学***中具有正屈光力的所有透镜满足下面的条件表达式：

(4)-3＜K_rel

而且，第三组中的至少一个正透镜满足：

(5)0.7＜ΔP

并且，第三组中的至少一个负透镜满足：

(6)ΔP＜-0.3

以这种方式，可以提供所述投影光学***的进一步良好校正的光学性能。

在此，

K_rel＝折射率的温度系数。

ΔP＝{v-(-0.001917×P+0.6568)}×100，

v＝(nd-1)/(nF-nC)，

P＝(ng-nF)/(nF-nC)，

ng＝g线的折射率(波长：435.83nm)，

nF＝F线的折射率(波长：486.13nm)，

nd＝d线的折射率(波长：587.56nm)，并且

nC＝C线的折射率(波长：656.27nm)。

另外，第一光学***包括至少一对胶合透镜，并且满足下面的条件表达式：

(7)|Δα|＜45

其中，|Δα|表示在其间具有接触表面的相邻玻璃片之间的线性膨胀系数上的差。

以这种方式，可以提供所述投影光学***的进一步良好校正的光学性能。

表23示出了在实施例中使用的透镜的折射率、具有接近可以从HOYA公司和OHARA公司获得的色散的玻璃的名称、温度系数K_rel、特别色散(extraordinary dispersion)的水平ΔP和线性膨胀系数α。

温度系数K_rel被表达为dn/dT，其中，n表示折射率，并且T表示温度。单位是10^-6/K。在此，在从+20℃到+40℃的温度范围中使用在空气的折射率具有温度相关性的情况下的温度系数。

ΔP表示与正常玻璃的偏差。在此使用的术语“正常玻璃”表示可以从HOYA公司获得的EC3和EF2。设Pnormal表示正常玻璃的相对局部色散，并且v表示色散。在两者之间的线被表达如下：

Pnormal＝-0.001917×v+0.6568.

从在普通温度范围中的平均线性扩散系数得到线性膨胀系数α。单位是10^-7/℃。

通过条件表达式(4)，限制上述的线性膨胀系数。一般，玻璃材料具有正温度系数。即，当温度提高时，折射率提高。但是，包括氟的玻璃(例如可以从HOYA公司购买的FC或者FCD，或者可以从OHARA公司购买的SFSL或者SFPL)具有负温度系数。

如果折射率随着温度的改变而改变，则投影光学***的聚焦位置移动。因此，这是不能容易地改变焦点的光学***、特别是背投影电视***要解决的问题之一。如果所述玻璃材料具有正温度系数，则正透镜的焦距减小，而负透镜的焦距增加。相反，如果玻璃材料具有负温度系数，则正透镜的焦距增加，而负透镜的焦距减小。

例如，在一些方法中，通过提供一种简化的检测单元，其例如包括屏幕上的CCD，并且操作所述检测单元与温度传感器来自动校正焦点。但是，这些方法在传感器的成本和位置的实际调整方面对于大量生产的背投影电视***不实用。因此，所述投影光学***需要具有其中焦点位置改变较小的结构。

条件表达式(4)、(5)和(6)被应用以改善光学性能，诸如放大的像差，同时减小由于温度改变而导致的聚焦位置的改变。如果所述值小于或者等于条件表达式(4)的下限，则一般包括具有正温度系数的玻璃材料的负透镜呈现出与具有负温度系数的正透镜相同的焦距改变特性。结果，焦距改变增加。通过满足条件表达式(4)，焦距改变可以被减小，或者正透镜可以具有正温度系数。因此，可以消除由负透镜引起的焦距改变。

条件表达式(5)定义特别色散的水平。如果所述值小于或者等于下限，则放大的像差不能被满意地校正。条件表达式(6)定义负透镜的相对局部色散。如果所述值大于或者等于上限，则不能满意地校正放大的像差。

另外，第一光学***包括至少一对胶合透镜，并且满足下面的条件表达式：

(7)|Δα|＜45

其中，|Δα|表示在其间具有接触表面的相邻玻璃片之间的线性膨胀系数上的差。

以这种方式，可以提供具有良好校正的光学性能的投影光学***。

将多于两个透镜胶合的原因主要是因为便利了组装操作，校正了放大的像差，并且防止了表面反射。一般，使用具有大约1.5到大约1.6的折射率的粘合剂来将透镜胶合在一起。条件表达式(7)定义由透镜材料确定的线性膨胀系数之间的差。

在具有大于或者等于条件表达式(7)的上限的值的胶合透镜的情况下，当环境温度改变时，弯曲的结合表面的形状略微改变。因为在结合表面处的折射率和结合表面的变形引起非球面效应，因此聚焦性能和场曲变差。

另外，在第一光学***的第一组到第三组的任何一个中布置非球面塑料透镜，并且满足下面的条件表达式：

(8)

(9)-35＜β＜35

其中

并且

β＝非球面塑料透镜的曲面的最大正切角。

以这种方式，可以提供所述投影光学***进一步良好校正的光学性能。

条件表达式(8)定义了非球面塑料透镜的屈光力与第一光学***的屈光力的比率。一般，不像玻璃透镜那样，塑料透镜具有负温度系数。即，如果塑料透镜具有高的正屈光力，则塑料透镜趋向于呈现出与在从光圈的一次成像平面侧上的透镜组相同的聚焦改变特性。而且，塑料透镜具有几乎比玻璃透镜大一个数量级的温度系数。因此，塑料透镜对于聚焦范围有很大影响。

因此，如果所述值大于或者等于条件表达式(8)的上限，则聚焦改变增加，因此，光学性能变差。另外，如果所述值小于或者等于条件表达式(8)的下限，则聚焦改变增加，因为如上所述，塑料透镜具有几乎比玻璃透镜大一个数量级的温度系数。因此，光学性能变差。

条件表达式(9)定义了非球面塑料透镜的曲面形状。按照本实施例，第二光学***的凹反射表面与非球面塑料透镜的曲面一样是非球面的。非球面表面被表达如下：

$Z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\{1-(1+K)c^2{h}^2\}1/2}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^8+{\mathrm{Ch}}^8+...$

…(1)

其中

Z＝非球面表面的垂度

h＝距光轴的垂直高度

c＝傍轴曲率半径

K＝圆锥常数

Ai＝第i阶非球面常数

通过将表达式(9)对于h求导，获得在距任何光轴的垂直高度h的曲面的切线的角度。即，所述求导被表达如下：

$\frac{\mathrm{dZ}}{\mathrm{dh}}=\frac{2\mathrm{ch}}{1+\{1-(1+K)c^2{h}^2\}1/2}+\frac{(1+K)c^3{h}^3}{\{1-(1+K)c^2{h}^2\}1/2*{[1+\{1-(1+K)c^2{h}^2\}1/2]}^2}+4A{h}^3+6B{h}^5+8{\mathrm{Ch}}^7+...$

(2)

因此，可以使用β＝tan^-1(dZ/dh)来计算条件表达式(9)。

如果所述值大于或等于条件表达式(9)的上限或者小于或等于条件表达式(9)的下限，则增加了曲面相对于温度改变的变形。因此，成像性能变差。另外，透镜的模塑困难。而且，不容易涂敷用于防止表面反射的防反射膜。因此，透射率变差，并且容易发生虚反射(ghosting)。

按照本实施例，因为投影光学***满足上述的条件，因此所述投影光学***可以容易地使用较简化的结构而提供超宽视角和良好的光学性能。

而且，包括按照本实施例的投影光学***的投影图像显示装置可以使用较简化的结构而容易地提供减小的装置深度、减小的在屏幕之上(或者之下)的尺寸，并且进一步提供良好的光学性能，诸如高分辨率和低失真。

下面参见附图和表格来说明按照本发明的投影光学***和投影图像显示装置的实施例和数值实施例。

第一实施例

图1图解了按照第一实施例的光路。图像显示元件P用作调制单元。由图像显示元件P根据视频信号来调制从光源(未示出)发出的光线。以这种方式，形成一次成像平面。可以将反射或者透射点阵液晶显示板或者数字微镜装置(digital micromirror device，DMD)用于图像显示元件P。附图标号PP表示偏振光束分光器(PBS)，组合红色、绿色和蓝色的视频信号的颜色组合棱镜或者全内部反射(totalinternal reflection，TIR)棱镜。

图2详细图解了在图1中所示的投影光学***部分。第一光学***L1包括从二次成像平面侧向图像显示元件P侧按下述顺序的具有负屈光力的第一组、具有正屈光力的第二组、光圈和具有正屈光力的第三组。分别通过附图标号m1、m2、m3和mx来表示移动以便改变投影图像尺寸的第一光学***的透镜组和第二光学***的凹反射表面。箭头表示当透镜位置pos1被改变到透镜位置pos3时所述组和透镜移动的方向。

表1表示按照第一实施例的投影光学***的数值孔径和关于所述投影光学装置的图像显示元件的信息。在图像显示元件侧的数值孔径是0.2334。显示元件大小是13.440mm×7.560mm。将在光轴上的点表示为(x，y)＝(0，0)，然后，将所述显示元件的中心点表示为(x，y)＝(0，-8.4333)。像素间距是7微米。

表1

图像显示元件侧上的数值孔径	0.23340
		显示元件大小	13.440x7.560
显示元件的中心坐标	(x，y)＝(0.000，-8.4333)
		像素间距	7μm

按照第一实施例，可以投影具有三种投影图像大小的图像。透镜位置由附图标号pos1、pos2和pos3表示(参见表2)。设表示第一光学***的屈光力，

表示第二光学***的屈光力，Δ表示在中间图像侧上的第一光学***的主点(principle point)和第二光学***的凹反射表面之间的距离，并且

表示组合的屈光力。因此，可以将组合焦距f表示如下：

另外，表2示出了在这些透镜位置的放大率和对角英寸大小。对角英寸大小表示在二次成像平面中的对角屏幕大小。对于位置pos1，所述对角英寸大小是58.112英寸。对于位置pos2，所述对角英寸大小是63.395英寸。对于位置pos3，所述对角英寸大小是73.961英寸。

表2

	pos1	pos2	pos3
				组合焦距f	4.4365	4.4131	4.3705
放大率	95.7203	104.4222	121.8259
				对角英寸大小	58.112	63.395	73.961

图3-5示出了当向按照第一实施例的投影光学***应用特定值时的透镜数据。在表3-5中，从一次成像平面侧(显示元件侧)向二次成像平面侧(投影图像侧)，表面编号从S1向S2、向S3、…增加。所述表面编号的左侧表示其是光圈还是非球面表面的表面编号。在表4中示出了关于非球面表面的数据。在“距离”列中的项目“可变”表示当改变投影图像大小时，距离被改变。在表5中示出了在所述三个位置的距离。在“曲率半径”列中的项目“无限”表示表面是平坦的。“折射率(ne)”列和“Abbe数(ve)”列示出了e线(546.1nm)的值。

表3

表4

表5

	pos1	pos2	pos3
				S0	5.127	5.120	5.100
S13	34.636	34.046	33.071
				S17	2.646	2.822	3.141
S23	4.715	4.056	2.994
				S25	2.000	3.073	4.791
S27	308.901	307.124	304.585
				S28	-478.845	-514.949	-585.852

图3-5是按照第一实施例的横向像差图。实线表示波长546.07nm的横向像差。虚线表示波长620nm的横向像差。交替的长短虚线表示波长460nm的横向像差。图3是位置pos1的横向像差图。一个标度单位表示0.670mm，其是一个像素大小。图4是位置pos2的横向像差图。一个标度单位表示0.731mm，其是一个像素大小。图5是位置pos3的横向像差图。一个标度单位表示0.853mm，其是一个像素大小。

图6-8是按照第一实施例的TV失真图。图6是位置pos1的TV失真图。图7是位置pos2的TV失真图。图8是位置pos3的TV失真图。设x表示横坐标，y表示纵坐标。则，(x，y)＝(0，0)表示光轴上的点。

图9图解使用所述光学***的投影显示装置的示例。对于所述三个位置中的每一个，示出了深度和在投影光学***的下端和屏幕的下端之间的距离。所述投影显示装置包括第一光学***L1、第二光学***L2、平面反射镜M1、M2和M3、作为二次成像平面的屏幕S。对于位置pos1、pos2和pos3，深度分别是230mm、245mm和275mm。对于位置pos1、pos2和pos3，在所述投影光学***的下端和屏幕的下端之间的距离分别是61mm、68mm和90mm。在这个示例中，在屏幕之下的大小是0，而与所述投影光学***的位置无关。

图10是在图9中所示的投影显示装置的顶视图。图11是从右侧所看到的在图9中的投影显示装置的视图。在图10中示出了作为一次成像平面的图像显示元件P、棱镜pp(诸如颜色组合棱镜或者PBS)、平面反射镜M1、M2和M3和作为二次成像平面的屏幕S。注意，在图10中未示出光源和照明***。

第二实施例

图12图解了按照第二实施例的光路。图像显示元件P用作调制单元。由图像显示元件P根据视频信号来调制从光源(未示出)发出的光线。以这种方式，形成一次成像平面。可以将反射或者透射点阵液晶显示板或者数字微镜装置(DMD)用于图像显示元件P。附图标号PP表示偏振光束分光器(PBS)，组合红色、绿色和蓝色的视频信号的颜色组合棱镜或者全内部反射(TIR)棱镜。

图13详细图解了在图12中所示的投影光学***部分。第一光学***L1包括从二次成像平面侧向图像显示元件P侧按下述顺序的具有负屈光力的第一组、具有正屈光力的第二组、光圈和具有正屈光力的第三组。分别通过附图标号m1、m2、m3和mx来表示移动以便改变投影图像大小的第一光学***的透镜组，以及第二光学***的凹反射表面。箭头表示当位置pos1被改变到位置pos3时所述组和透镜在光轴上移动的方向。

表6表示按照第二实施例的投影光学***的数值孔径和关于所述投影光学装置的图像显示器件的信息。在图像显示元件侧的数值孔径是0.20444。显示元件大小是13.440mm×7.560mm。将在光轴上的点表示为(x，y)＝(0，0)。然后，将所述显示元件的中心点表示为(x，y)＝(0，-8.4333)。像素间距是7微米。

表6

显示元件侧的数值孔径	0.20444
		显示元件大小	13.440×7.560
显示元件的中心坐标	(x，y)＝(0.000，-8.4333)
		像素间距	7μm

按照第二实施例，可以投影具有三种投影图像大小的图像。透镜位置被表示为附图标号pos1、pos2和pos3(参见表7)。设

表示第一光学***的屈光力，

表示第二光学***的屈光力，Δ表示在中间图像侧上的第一光学***的主点和第二光学***的凹反射表面之间的距离，并且

表示组合的屈光力。于是，可以将组合焦距f表示如下：

另外，表7示出了在这些位置的放大率和对角英寸大小。对角英寸大小表示在二次成像平面中的对角屏幕大小。对于位置pos1，所述对角英寸大小是57.555英寸。对于位置pos2，所述对角英寸大小是62.835英寸。对于位置pos3，所述对角英寸大小是73.396英寸。

表7

	pos1	pos2	pos3
				组合焦距f	4.4315	4.4174	4.4035
放大率	94.8030	104.4222	121.8259
				对角英寸大小	57.555	62.835	73.396

表格8-10示出了当向按照第二实施例的投影光学***应用特定值时的透镜数据。在所述表格中，从一次成像平面侧(显示元件侧)向二次成像平面侧(投影图像侧)，表面编号从S1向S2、向S3、…增加。所述表面编号的左侧表示其是光圈还是非球面表面的表面编号。在表9中示出了关于非球面表面的数据。在“距离”列中的项目“可变”表示当改变投影图像大小时，距离被改变。在表10中示出了在所述三个位置的距离。在“曲率半径”列中的项目“无限”表示表面是平坦的。“折射率(ne)”列和“Abbe数(ve)”列示出了e线(546.1nm)的值。

表8

表9

表10

	pos1	pos2	pos3
				S0	20.103	20.100	20.109
S12	24.822	24.367	23.329
				S16	38.503	38.959	39.996
S22	7.000	6.213	5.166
				S24	1.000	2.712	5.803
S26	307.689	305.758	302.000
				S27	-474.119	-510.973	-585.539

图14-16是按照第二实施例的横向像差图。实线表示波长546.07nm的横向像差。虚线表示波长620nm的横向像差。交替的长短虚线表示波长460nm的横向像差。图14是位置pos1的横向像差图。一个标度单位表示0.670mm，其是一个像素大小。图15是位置pos2的横向像差图。一个标度单位表示0.731mm，其是一个像素大小。图16是位置pos3的横向像差图。一个标度单位表示0.853mm，其是一个像素大小。

图17-19是按照第二实施例的TV失真图。图17是位置pos1的TV失真图。图18是位置pos2的TV失真图。图19是位置pos3的TV失真图。设x表示横坐标，y表示纵坐标。则，(x，y)＝(0，0)表示在光轴上的点。

第三实施例

图20图解了按照第三实施例的光路。图像显示元件P用作调制单元。由图像显示元件P根据视频信号来调制从光源(未示出)发出的光线。以这种方式，形成一次成像平面。可以将反射或者透射点阵液晶显示板或者数字微镜装置(DMD)用于图像显示元件P。附图标号PP表示偏振光束分光器(PBS)，组合红色、绿色和蓝色的视频信号的颜色组合棱镜或者全内部反射(TIR)棱镜。

图21详细图解了在图20中所示的投影光学***部分。第一光学***L1包括从二次成像平面侧向图像显示元件P侧按下述顺序的具有负屈光力的第一组、具有正屈光力的第二组、光圈和具有正屈光力的第三组。分别通过附图标号m1、m2、m3和mx来表示移动以便改变投影图像大小的第一光学***的透镜组，以及第二光学***的凹反射表面。箭头表示当透镜位置pos1被改变到透镜位置pos3时所述组和透镜在光轴上移动的方向。

表11表示按照第三实施例的投影光学***的数值孔径和关于所述投影光学装置的图像显示器件的信息。在图像显示元件侧的数值孔径是0.25864。显示元件大小是12.160mm×6.840mm。将在光轴上的点表示为(x，y)＝(0，0)，然后，将所述显示元件的中心点表示为(x，y)＝(0，-4.2787)。像素间距是9.5微米。

表11

显示元件侧的数值孔径	0.25864
		显示元件大小	12.160×6.840
显示元件的中心坐标	(x，y)＝(0.000，-4.2787)
		像素间距	9.5μm

按照第三实施例，可以投影具有二种投影图像大小的图像。位置被表示为附图标号pos1、pos2(参见表12)。设

表示第一光学***的屈光力，表示第二光学***的屈光力，Δ表示在中间图像侧上的第一光学***的主点和第二光学***的凹反射表面之间的距离，并且

表示组合的屈光力。因此，可以将组合焦距f表示如下：

另外，表12示出了所述位置的放大率和对角英寸大小。对角英寸大小表示在二次成像平面中的对角屏幕大小。对于位置pos1，所述对角英寸大小是48.603英寸。对于位置pos2，所述对角英寸大小是58.829英寸。

表12

	pos1	pos2
			组合焦距f	4.8409	4.8501
放大率	88.4840	96.1783
			对角英寸大小	48.603	52.829

表格13-15示出了当向按照第三实施例的投影光学***应用特定值时的透镜数据。在所述表格中，从一次成像平面侧(显示元件侧)向二次成像平面侧(投影图像侧)，表面编号从S1向S2、向S3、…增加。所述表面编号的左侧表示其是光圈还是非球面表面的表面编号。在表14中示出了关于非球面表面的数据。在“距离”列中的项目“可变”表示当改变投影图像大小时，距离被改变。在表15中示出了在所述二个位置的距离。在“曲率半径”列中的项目“无限”表示表面是平坦的。“折射率(ne)”列和“Abbe数(ve)”列示出了e线(546.1nm)的值。

表13

表14

表15

	pos1	pos2
			S0	2.000	2.038
S7	7.373	7.249
			S11	4.946	5.032
S12	9.903	9.709
			S18	6.133	6.147
S20	121.018	120.458
			S21	-462.439	-500.394

图22-23是按照第三实施例的横向像差图。实线表示波长546.07nm的横向像差。虚线表示波长620nm的横向像差。交替的长短虚线表示波长460nm的横向像差。图22是位置pos1的横向像差图。一个标度单位表示0.841mm，其是一个像素大小。图23是位置pos2的横向像差图。一个标度单位表示0.914mm，其是一个像素大小。

图24-25是按照第三实施例的TV失真图。图24是位置pos1的TV失真图。图25是位置pos2的TV失真图。设x表示横坐标，y表示纵坐标。则，(x，y)＝(0，0)表示在光轴上的点。

图26图解所述光学***的投影显示装置的示例。对于所述三个位置中的每一个，示出了深度和在投影光学***的下端和屏幕的下端之间的距离。所述投影显示装置包括第一光学***L1、第二光学***L2、平面反射镜M1、M2和M3、作为二次成像平面的屏幕S。对于位置pos1、pos2，深度分别是190mm、210mm。对于位置pos1、pos2，在所述投影光学***的下端和屏幕的下端之间的距离分别是127mm、133mm。在这个示例中，在屏幕之上的大小是0，而与所述投影光学***的类型无关。图27是图26中示出的位置pos1的投影显示装置的顶视图。注意，在图26和27中未示出光源和照明***。

第四实施例

图28图解了按照第四实施例的光路。图像显示元件P用作调制单元。由图像显示元件P根据视频信号来调制从光源(未示出)发出的光线。以这种方式，形成一次成像平面。可以将反射或者透射点阵液晶显示板或者数字微镜装置(DMD)用于图像显示元件P。附图标号PP表示偏振光束分光器(PBS)，组合红色、绿色和蓝色的视频信号的颜色组合棱镜或者全内部反射(TIR)棱镜。

图29详细图解了在图28中所示的投影光学***部分。第一光学***L1包括从二次成像平面侧向图像显示元件P侧按下述顺序的具有负屈光力的第一组、具有正屈光力的第二组、光圈和具有正屈光力的第三组。分别通过附图标号m1、m2和mx来表示移动以便改变投影图像大小的第一光学***的透镜组，以及第二光学***的凹反射表面。箭头表示当位置pos1被改变到位置pos3时所述组和透镜移动的方向。

表16表示按照第四实施例的投影光学***的数值孔径和关于所述投影光学装置的图像显示器件的信息。在图像显示元件侧的数值孔径是0.20412。显示元件大小是13.440mm×7.560mm。将在光轴上的点表示为(x，y)＝(0，0)。然后，将所述显示元件的中心点表示为(x，y)＝(0，-6.1619)。像素间距是7微米。

表16

显示元件侧的数值孔径	0.20412
		显示元件大小	13.440×7.560
显示元件的中心坐标	(x，y)＝(0.000，-6.1619)
		像素间距	7μm

按照第四实施例，可以投影具有三种投影图像大小的图像。位置被表示为附图标号pos1、pos2和pos3(参见表17)。设表示第一光学***的屈光力，

表示第二光学***的屈光力，Δ表示在中间图像侧上的第一光学***的主点和第二光学***的凹反射表面之间的距离，并且

表示组合的屈光力。于是，可以将组合焦距f表示如下：

另外，表17示出了在这些位置的放大率和对角英寸大小。对角英寸大小表示在二次成像平面中的对角屏幕大小。对于位置pos1，所述对角英寸大小是52.829英寸。对于位置pos2，所述对角英寸大小是58.112英寸。对于位置pos3，所述对角英寸大小是63.395英寸。

表17

	pos1	pos2	pos3
				组合焦距f	6.0455	6.0596	6.0711
放大率	87.0185	95.7203	104.4222
				对角英寸大小	52.829	58.112	63.395

表格18-20示出了当向按照第四实施例的投影光学***应用特定值时的透镜数据。在所述表格中，从一次成像平面侧(显示元件侧)向二次成像平面侧(投影图像侧)，表面编号从S1向S2、向S3、…增加。所述表面编号的左侧表示其是光圈还是非球面表面的表面编号。在表14中示出了关于非球面表面的数据。在“距离”列中的项目“可变”表示当改变投影图像大小时，距离被改变。在表20中示出了在所述三个位置的距离。在“曲率半径”列中的项目“无限”表示表面是平坦的。“折射率(ne)”列和“Abbe数(ve)”列示出了e线(546.1nm)的值。

表18

表19

表20

	pos1	pos2	pos3
				S19	61.766	62.296	62.567
S23	12.398	11.567	10.838
				S25	192.317	191.825	191.536
S26	-576.281	-630.600	-684.868

图30-32是按照第四实施例的横向像差图。实线表示波长546.07nm的横向像差。虚线表示波长620nm的横向像差。交替的长短虚线表示波长460nm的横向像差。图31是位置pos1的横向像差图。一个标度单位表示0.670mm，其是一个像素大小。图32是位置pos2的横向像差图。一个标度单位表示0.731mm，其是一个像素大小。

图33-35是按照第四实施例的TV失真图。图33是位置pos1的TV失真图。图34是位置pos2的TV失真图。图35是位置pos3的TV失真图。设x表示横坐标，y表示纵坐标。则，(x，y)＝(0，0)表示在光轴上的点。

图36图解所述光学***的投影显示装置的示例。对于所述三个位置中的每一个，示出了深度和在投影光学***的下端和屏幕的下端之间的距离。所述投影显示装置包括第一光学***L1、第二光学***L2、平面反射镜M1、M2和M3、作为二次成像平面的屏幕S。对于位置pos1、pos2和pos3，深度分别是305mm、340mm和375mm。对于位置pos1、pos2和pos3，在所述投影光学***的下端和屏幕的下端之间的距离分别是78mm、90mm和110mm。在这个示例中，在屏幕之下的大小是0，而与所述投影光学***的类型无关。

图37是在图36中的位置pos1的投影显示装置的顶视图。在图37中示出了作为一次成像平面的图像显示元件P、棱镜pp(诸如颜色组合棱镜或者PBS)、平面反射镜M1、M2和M3和作为二次成像平面的屏幕S。注意，在图37中未示出光源和照明***。

表21示出了对应于与按照第一到第四实施例的投影光学***相关联的条件表达式中的那些的值。为了比较的目的，也示出了在专利文件7(国际公开WO2006-043666A1)中所述的第一和第二实施例中所示的值。可以从表格21看到，投影图像大小的数量仅仅是1，并且所述值超过条件表达式(4)、(7)、(8)和(9)的限制。

表21

表22和23与表24-26示出了与在表21中所示的项目相关联的值。在表22中，示出了所述第一和第二光学***的屈光力和所述第一光学***的场曲。表23示出了可以从HOYA公司和OHARA公司获得的玻璃材料的名称及其包括最接近在上述实施例中使用的那些的折射率和色散的物理属性值。使用用于从HOYA公司获得的玻璃材料的值来得到在表21中所示的条件表达式(4)、(5)、(6)和(7)。当计算在表21中的“表达式(9)”的值时，参考表24-26。在表21中出现了在表24-26中被粗体线围绕的值。

表22

表23

表24

S27

h(mm)	Z(mm)	dZ/dh(度)
			0.0	0.00000	0.00000
1.0	0.00053	0.06105
			2.0	0.00215	0.12588
3.0	0.00496	0.19767
			4.0	0.00911	0.27845
5.0	0.01474	0.36864
			6.0	0.02202	0.46666
7.0	0.03105	0.56879
			8.0	0.04186	0.66908
9.0	0.05435	0.75951
			10.0	0.06826	0.83025
11.0	0.08316	0.87001
			12.0	0.09838	0.86651
13.0	0.11308	0.80687
			14.0	0.12615	0.67795
15.0	0.13626	0.46645
			16.0	0.14187	0.15884
17.0	0.14117	-0.25909
			18.0	0.13209	-0.80293
19.0	0.11230	-1.49064
			20.0	0.07909	-2.34338
21.0	0.02934	-3.38601
			22.0	-0.04053	-4.64632
23.0	-0.13467	-6.15198
			24.0	-0.25774	-7.92377
25.0	-0.41474	-9.96323
			26.0	-0.61064	-12.23316
27.0	-0.84942	-14.62972
			28.0	-1.13255	-16.94560
29.0	-1.45635	-18.82065

S28

h(mm)	Z(mm)	dZ/dh(度)
			0.0	0.00000	0.00000
1.0	0.00174	0.19944
			2.0	0.00699	0.40353
3.0	0.01587	0.61630
			4.0	0.02857	0.84064
5.0	0.04530	1.07782
			6.0	0.06627	1.32717
7.0	0.09169	1.58588
			8.0	0.12167	1.84905
9.0	0.15624	2.10980
			10.0	0.19528	2.35956
11.0	0.23853	2.58851
			12.0	0.28552	2.78597
13.0	0.33561	2.94086
			14.0	0.38795	3.04205
15.0	0.44152	3.07861
			16.0	0.49508	3.03982
17.0	0.54722	2.91505
			18.0	0.59636	2.69341
19.0	0.64068	2.36321
			20.0	0.67819	1.91136
21.0	0.70663	1.32269
			22.0	0.72347	0.57953
23.0	0.72584	-0.33844
			24.0	0.71051	-1.45373
25.0	0.67379	-2.78985
			26.0	0.61160	-4.36910
27.0	0.51941	-6.20934
			28.0	0.39232	-8.32006
29.0	0.22518	-10.69811
			30.0	0.01273	-13.32456
31.0	-0.25020	-16.16433
			32.0	-0.56857	-19.17059

表25

S25

h(mm)	Z(mm)	dZ/dh(度)
			0.0	0.00000	0.00000
1.0	-0.00096	-0.11003
			2.0	-0.00387	-0.22492
3.0	-0.00886	-0.34944
			4.0	-0.01615	-0.48821
5.0	-0.02601	-0.64568
			6.0	-0.03882	-0.82619
7.0	-0.05502	-1.03412
			8.0	-0.07511	-1.27403
9.0	-0.09971	-1.55087
			10.0	-0.12951	-1.87013
11.0	-0.16530	-2.23798
			12.0	-0.20799	-2.66117
13.0	-0.25862	-3.14690
			14.0	-0.31836	-3.70244
15.0	-0.38850	-4.33472
			16.0	-0.47045	-5.04987
17.0	-0.56575	-5.85300
			18.0	-0.67603	-6.74854
19.0	-0.80301	-7.74144
			20.0	-0.94857	-8.83987
21.0	-1.11482	-10.05994
			22.0	-1.30436	-11.43301
23.0	-1.52065	-13.01594
			24.0	-1.76869	-14.90419
25.0	-2.05604	-17.24590
			26.0	-2.39427	-20.25178
27.0	-2.80114	-24.18786
			28.0	-3.30335	-29.32618

S26

h(mm)	Z(mm)	dZ/dh(度)
			0.0	0.00000	0.00000
1.0	0.00197	0.22573
			2.0	0.00786	0.44726
3.0	0.01754	0.66038
			4.0	0.03083	0.86086
5.0	0.04749	1.04442
			6.0	0.06717	1.20670
7.0	0.08947	1.34319
			8.0	0.11389	1.44919
9.0	0.13986	1.51975
			10.0	0.16671	1.54964
11.0	0.19370	1.53335
			12.0	0.21995	1.46520
13.0	0.24452	1.33937
			14.0	0.26634	1.15017
15.0	0.28427	0.89223
			16.0	0.29706	0.56071
17.0	0.30339	0.15156
			18.0	0.30188	-0.33848
19.0	0.29109	-0.91200
			20.0	0.26954	-1.57146
21.0	0.23570	-2.32022
			22.0	0.18795	-3.16418
23.0	0.12451	-4.11420
			24.0	0.04334	-5.18921
25.0	-0.05806	-6.41991
			26.0	-0.18292	-7.85275
27.0	-0.33555	-9.55326
			28.0	-0.52176	-11.60725
29.0	-0.74935	-14.11762
			30.0	-1.02870	-17.19285
31.0	-1.37318	-20.92311
			32.0	-1.79948	-25.34194

表26

S19

h(mm)	Z(mm)	dZ/dh(度)
			0.0	0.00000	0.00000
1.0	-0.02860	-3.26788
			2.0	-0.11381	-6.44889
3.0	-0.25380	-9.44664
			4.0	-0.44508	-12.14547
5.0	-0.68181	-14.39960
			6.0	-0.95487	-16.01920
7.0	-1.25054	-16.74967
			8.0	-1.54896	-16.23984
9.0	-1.82236	-13.99948
			10.0	-2.03353	-9.37901
11.0	-2.13568	-1.72989

S20

h(mm)	Z(mm)	dZ/dh(度)
			0.0	0.00000	0.00000
1.0	-0.02471	-2.82633
			2.0	-0.09850	-5.59847
3.0	-0.22024	-8.25718
			4.0	-0.38786	-10.73262
5.0	-0.59792	-12.93768
			6.0	-0.84516	-14.75939
7.0	-1.12166	-16.04685
			8.0	-1.41583	-16.59327
9.0	-1.71113	-16.10761
			10.0	-1.98439	-14.17135
11.0	-2.20396	-10.18315
			12.0	-2.32754	-3.34007
13.0	-2.29990	7.14377

通过适当地使用上述的特征和效果，可以提供一种投影光学***，其具有小深度、在屏幕之上或者之下的小长度，并且其可以适当地校正成像性能和图像失真，而与投影图像大小无关，并且按照环境改变而减少聚焦改变。另外，因为所述投影光学***仅仅使用一个反射表面，因此可以减少所述投影光学***的制造成本和大小。

虽然上面的说明包含许多规格，诸如所述部分的形状和值，但是这些不应当被解释为限定本发明的范围，而是仅仅理解为提供本发明的当前一些优选实施例的说明。

本领域内的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其他因素(它们在所附的权利要求或者其等同内容的范围内)来进行各种修改、组合、子组合和替代。

Claims (6)

1.一种投影光学***，用于将缩小侧上的一次成像平面上的图像放大到放大侧上的二次成像平面上，包括：

第一光学***，其被配置用来形成所述一次成像平面的中间图像，所述第一光学***包括从与光圈邻近的中间图像按照下述顺序设置的：具有负屈光力的第一组、具有正屈光力的第二组、光圈、和具有正屈光力的第三组；以及

第二光学***，其包括设置在所述中间图像和所述二次成像平面之间的凹反射表面；

其中，所述第一光学***和所述第二光学***的表面中的每一个相对于所有表面的公共光轴具有旋转对称性，从一次成像平面的中心向二次成像平面的中心传播的光线与光轴相交，从所述凹反射表面被反射，再次与所述光轴相交，并且到达二次成像平面，并且其中满足下面的条件表达式：

(1)

(2)1＜AST/ASS＜5

(3)|AST|/L12＜1

其中

AST＝通过第一光学***在切向平面中形成中间图像的位置，

ASS＝通过第一光学***在矢状平面中形成中间图像的位置，

L12＝在光轴上第一光学***和第二光学***之间的距离，

其中包括在第一光学***中并且具有正屈光力的所有透镜满足下面的条件表达式：

(4)-3＜K_rel

其中

K_rel＝折射率的温度系数。

2.按照权利要求1的投影光学***，其中，包括在第三组中的至少一个正透镜满足下面的条件表达式：

(5)0.7＜ΔP

并且，包括在第三组中的至少一个负透镜满足下面的条件表达式：

(6)ΔP＜-0.3

其中

ΔP＝{v-(-0.001917×P+0.6568)}×100，

v＝(nd-1)/(nF-nC)，

P＝(ng-nF)/(nF-nC)，

ng＝具有波长435.83nm的g线的折射率，

nF＝具有波长486.13nm的F线的折射率，

nd＝具有波长587.56nm的d线的折射率，以及

nC＝具有波长656.27nm的C线的折射率。

3.按照权利要求2的投影光学***，其中，第一光学***包括至少一对胶合透镜，并且满足下面的条件表达式：

(7)|Δα|＜45

其中

|Δα|＝在其间具有接触表面的相邻玻璃片之间的线性膨胀系数的差。

4.按照权利要求1的投影光学***，其中，将一个非球面塑料透镜设置在第一光学***的第一组到第三组的任何一个中，并且满足下面的条件表达式：

(8)

(9)-35＜β＜35

其中

β＝非球面塑料透镜的曲面的最大正切角。

5.按照权利要求1的投影光学***，其中，当改变投影屏幕大小时，改变第二光学***和二次成像平面之间的距离，并且沿着光轴与光轴平行地移动第一光学***的所述组中的至少一个或者所述组中的一些透镜和第二光学***的凹反射表面。

6.一种投影图像显示装置，包括：

光源；

调制装置，用于根据视频信号来调制从所述光源发出的光，并且输出经调制的光；以及

投影光学***，用于将在所述调制装置侧上的一次成像平面上的图像放大到屏幕侧上的二次成像平面上，

其中，所述投影光学***是按照权利要求1-5中的任何一项的投影光学***。

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