CN112334814B - 图像显示设备及投射光学*** - Google Patents

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Abstract

本图像显示设备包括光源、图像产生单元及投射光学***。图像产生单元基于来自光源的光而产生图像光。投射光学***具有第一透镜***、第一反射光学***、第二透镜***及第二反射光学***。第一透镜***使所产生的图像光折射。第一反射光学***具有将由第一透镜***折射的图像光折回并反射的第一反射面和第二反射面。第二透镜***使由第二反射面反射的图像光折射。第二反射***具有将由第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面。图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10‑7＜α1＜3×10‑5，α1表示形成有第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数。

Description

图像显示设备及投射光学***
技术领域
本技术涉及例如诸如投影机的图像显示设备及投射光学***。
现有技术
过去，投影机作为在屏幕上显示投射图像的投射型图像显示设备已广为人知。最近，对于即使在小投射空间中仍可显示大画面的超广角的前投射型投影机的需要日益增加。通过使用投影机，通过经由相对于屏幕倾斜并广角地投射，而可在受限的空间内投射大画面。
在专利文献1中描述的超广角投射型投影机中，通过使投射光学***所包括的一部分光学部分移动，可以执行使投射于屏幕上的投射图像移动的画面移位。通过利用该画面移位，可以容易地执行图像位置等的微调(例如，专利文献1的说明书中的段落[0023]和[0024]等)。
先前技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开第5365155号
发明内容
[本发明所解决的技术问题]
考虑可与超广角兼容的投影机在将来会继续普及，期望用于实现装置的小型化、性能强化的技术。
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种可与超广角兼容且可实现装置的小型化、性能强化的图像显示设备及投射光学***。
[解决问题的技术手段]
为了实现上述目的，根据本技术的实施例的图像显示设备包括：光源、图像产生单元及投射光学***。
图像产生单元调制从光源发射而产生图像光。
投射光学***投射光学***具有第一透镜***、第一反射光学***、第二透镜***及第二反射光学***。
第一透镜***整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***具有第一反射面和第二反射面，第一反射面将由第一透镜***折射的图像光折回并反射，第二反射面将由第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***整体上具有正折射力并使由第二反射面反射的图像光折射。
第二反射光学***具有将由第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面。
此外，图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数。
在该图像显示设备中，通过第一透镜***折射的图像光被第一和第二反射面中的每一个折回并反射。因此，可以在不增加投射光学***的尺寸的情况下，充分地确保图像光的光路长度。因此，可以实现装置的小型化。另外，形成第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数通过上述的条件式规定。因此，可充分地抑制环境变化的影响，并且实现性能强化。
图像显示设备可以被配置为满足以下关系：5×10-7＜α2＜3×10-5，α2表示形成有第二反射面的第二光学部分的线膨胀系数。
第一光学部分和第二光学部分中的至少一个可以由玻璃制成。
第一光学部分和第二光学部分可以由玻璃制成。
第一光学部分可以具有形成于与第一反射面不同的区域并使图像光透射的一个以上的透射面。在这种情况下，第一光学部分的一个以上的透射面可以作为第二透镜***发挥功能。
第二光学部分可以具有形成于与第二反射面不同的区域并使图像光透射的一个以上的透射面。在这种情况下，第二光学部分的一个以上的透射面可以作为第一透镜***发挥功能。
投射光学***可以被以预定的基准轴为基准而配置。在这种情况下，第一透镜***可以包括具有入射面和出射面并且被布置在最靠近第一反射面的位置处的最近的光学部分，图像光进入入射面，出射面使从入射面入射的图像光折射并将经折射的光朝第一反射面出射。
此外，图像显示设备可以被配置为满足以下关系：
1＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜45，h表示距离基准轴的光线高度，Z’f(h)表示以光线高度将函数Zf(h)微分后的导数，函数Zf(h)表示对应于光线高度的最近的光学部分的入射面的形状，Z’r(h)表示以光线高度将函数Zr(h)微分后的导数，函数Zr(h)表示对应于光线高度的最近的光学部分的出射面的形状，hmax1表示与最外入射光在入射面上的入射位置对应的光线高度，最外入射光在距离基准轴最远的位置处入射到入射面，hmax2表示与最外入射光从出射面出射的出射位置对应的光线高度。
最外入射光可以是从距离图像产生单元的基准轴最远的位置出射的光。
最近的光学部分的入射面和出射面中的至少一个可以为非球面。
最近的光学部分的入射面和出射面可以为非球面。
最近的光学部分可以由塑料制成。
图像显示设备可以被配置为使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下关系：－5＜dn/dT＜5，一个以上的光学部分被包括在第一透镜***中、由不同于塑料的材料制成且具有正折射力。
图像显示设备可以被配置为使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下关系：－5＜dn/dT＜5，一个以上的光学部分被包括在第一透镜***中、由不同于塑料的材料制成且具有负折射力。
第一透镜***中所包括的除了最近的光学部分以外的所有的光学部分可以由不同于塑料的材料制成。
基准轴可以是通过将包括在第一透镜***中且布置在最靠近图像产生单元的位置处的透镜的光轴延长而获得的轴。
投射光学***可以被配置为使得包括在投射光学***中的所有的光学部分中的每一个光轴都与基准轴一致。
凹面反射面可以被配置为使得旋转对称轴与基准轴一致。在这种情况下，第一反射面和第二反射面中的每一个都可以是凹面反射面并且被配置为旋转对称轴与基准轴一致。
第二反射光学***可以在被投射物所包括的平面部分上形成图像光构成的图像。
根据本技术的实施例的一种投射光学***是投射通过调制从光源出射的光而产生的图像光的投射光学***，包括：第一透镜***、第一反射光学***、第二透镜***和第二反射光学***。
此外，投射光学***被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数。
[本发明的有益效果]
如上所述，根据本技术，可以应对超广角且实现装置的小型化和性能强化。注意，此处所描述的效果并不必须是限制性的，并且可以提供在本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是用于描述与超广角兼容的液晶投影机的其他优点的概略图。
图2是示出根据第一实施例的投射型图像显示设备的配置例的概略图。
图3是示出根据第一实施例的投射光学***的概略配置例的光路图。
图4是用于描述条件式3的示意图。
图5是示出与图像投影相关的参数的示例的表。
图6是用于描述图5所示的参数的示意图。
图7示出了图像显示设备的透镜数据。
图8是示出投射光学***中所包括的光学部分的非球面系数的示例的表。
图9是示出在条件式(1)到(5)中所使用的参数的数值的表。
图10是示出根据第二实施例的投射光学***的概略配置例的光路图。
图11示出了图像显示设备的透镜数据。
图12是示出投射光学***所包括的光学部分的非球面系数的示例的表。
图13是示出在条件式(1)到(5)中所使用的参数的数值的表。
图14是示出根据其他实施例的投射光学***的概略配置例的光路图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述根据本技术的实施例。
[投射型的图像显示设备的概要]
将要以液晶投影机为例简单地进行说明投射型的图像显示设备的概要。液晶投影机对从光源照射的光进行空间调制，以形成与图像信号相应的光学图像(图像光)。对于光的调制来说，液晶显示元件等被用作图像调制元件。例如，使用了三片式液晶投影机，其包括与RGB中的每一个对应的面板状的液晶显示元件(液晶面板)。
光学图像被投射光学***放大和投影，并显示于屏幕上。此处，以投射光学***与例如半视野角成为70°左右的超广角相兼容的假设进行说明。当然，并不局限于该角度。
在与超广角相兼容的液晶投影机中，即便在小的投射空间内仍可显示大画面。也就是说，即便在液晶投影机与屏幕的距离为短的情形下，仍可执行放大投影。因此，展现出如以下所述的优点。
由于可将液晶投影机靠近屏幕，因此可以充分地抑制来自液晶投影机的光直接进入人眼的可能性，而发挥高安全性。
由于在画面(屏幕)中不会映出人等的影子，并且实现有效的呈现。
安装场所的选择的自由度高，并且即便在狭窄的安装空间或障碍物多的天花板等，也可以简单地安装。
通过安装于墙壁而使用，与安装于天花板的情形相比容易执行缆线的布线等的保养。
例如，可以增加例如会议空间、教室及会议室等设置的自由度。
图1是用于描述与超广角相兼容的液晶投影机的其他优点的概略图。如图1所示，通过在会议桌上安装与超广角相兼容的液晶投影机1，可以在同一会议桌上投影经放大的图像2。可以进行如此的使用，而可有效地利用空间。
最近，伴随着在学校或工作场所等的电子黑板(Interactive White Board，交互式电子白板)等的普及，与超广角相兼容的液晶投影机的需要日益增加。另外，在数字标牌(电子广告)等的领域中也使用同样的液晶投影机。另外，作为电子黑板，可利用例如LCD(液晶显示器)或PDP(等离子体显示器)的技术。与它们相比较，通过与超广角相兼容的液晶投影机，可在降低的成本下提供大画面。另外，与超广角相兼容的液晶投影机也可以被称为短焦距投影机或超短焦距影机等。
＜第一实施例＞
[图像显示设备]
图2是示出本发明的第一实施例的投射型的图像显示设备的配置例的概略图。图像显示设备100包括光源10、照明光学***20以及投射光学***30。
光源10被布置为向照明光学***20发出光束。作为光源10，使用例如高压水银灯等。另外，也可以使用诸如LED(发光二极管)或LD(激光二极管)等固体光源。
照明光学***20将从光源10发出的光束均一地照射到作为一次像面的图像调制元件(液晶面板P)的面上。在照明光学***20中，来自光源10的光束依次通过两个复眼透镜FL、偏光转换元件PS、集光透镜L，而被转换为均一的偏振光束。
通过集光透镜L的光束由仅反射特定的波长频带的光的二向分色反射镜DM分离为RGB的各色成分光。RGB的各色成分光经由全反射镜M、透镜L等，入射至与RGB的各色对应设置的液晶面板P(图像调制元件)。然后，通过各液晶面板P进行与图像信号相应的光调制。经调制的各色成分光被二向色棱镜PP合成，而产生形成图像的图像光。然后，所产生的图像光被朝向投射光学***30出射。
构成照明光学***20的光学部分等不受限制，可使用与上文所述的光学部分不同的光学部分。例如，作为图像调制元件，可以使用反射型液晶面板或数字微镜装置(DMD)等来代替透射型的液晶面板P。另外，例如，可使用偏光分束器(PBS)、将RGB各色的图像信号合成的色合成棱镜、或TIR(Total Internal Reflection，全内反射)棱镜等取代二向色棱镜PP。在本实施例中，照明光学***20对应于图像产生单元。
投射光学***30调节从照明光学***20出射的图像光，以放大的方式将图像光在作为二次像面的屏幕上投射。也就是说，通过投射光学***30调节一次像面(液晶面板P)的图像信息，并放大投影至二次像面(屏幕)。
在本实施例中，屏幕对应于被投射物，被投射了图像的屏幕的部分相当于被投射物的平面部分。另外，被投射物并无限制，本发明可应用于在任意的被投射物(诸如如图1所示的会议桌或建筑物的墙壁等)上显示图像。
图3是示出根据第一实施例的投射光学***的概略配置例的光路图。此处，示意性地图示照明光学***20的液晶面板P及二向色棱镜PP。
以下，将从二向色棱镜PP朝投射光学***出射的图像光的出射方向设为Z方向。另外，将一次像面(液晶面板P)的横方向设为X方向，将纵方向设为Y方向。X方向和Y方向是与将被放大并投影到二次像面(屏幕)上的图像的横方向及纵方向相对应的方向。
另外，为了方便，在假设从侧方观察投射光学***的情况下，通过以图中的Z方向为左右方向、以Y方向为上下方向进行说明的情形。当然，图像光的行进方向并不限制于该方向，并且根据图像显示设备100的朝向或姿势等决定图像光的行进方向。
投射光学***30包括第一透镜***L1、第一反射光学***R1、第二透镜***L2以及第二反射光学***R2。第一透镜***L1在整体上具有正折射力，并且使通过照明光学***20产生的图像光折射。
在本实施例中，从布置在最靠近照明光学***20的位置的透镜L11的供图像光入射的入射面F1至布置在最靠近第一反射面Mr1的位置的透镜L12(以下记载为最近的透镜L12)的供图像光出射的出射面F2的部分作为第一透镜***L1发挥功能。
如图3所示，第一透镜***L1以在Z方向延伸的基准轴(以下将该基准轴称作光轴O)为基准而配置。具体而言，第一透镜***L1被配置为使得第一透镜***L1所包括的一个以上的光学部分的各自的光轴与作为基准轴的光轴O大致一致。
光学部分的光轴通常是通过光学面(诸如光学部分的透镜面或反射面等)的中央的轴。例如，在光学部分的光学面具有旋转对称轴时，该旋转对称轴对应于光轴。注意，在最近的透镜L12中，也可以存在以下情况：仅使用包括布置为自身的光轴与光轴O大致一致的光学部分的有效区域(供图像光入射的区域)的一部分。通过使用光学部分的一部分，可以使得投射光学***30小型化。
在本实施例中，光轴O是通过将第一透镜***L1所包括的布置于最靠近照明光学***20的位置处的透镜L11的光轴(旋转对称轴)延长而获得的轴。也就是说，其他光学部分被布置在通过延长透镜L11的光轴而获得的轴上。
注意，图像光从自光轴O朝垂直方向(上下方向)偏移的位置沿着光轴O出射。在本实施例中，可将沿着光轴O的方向设为第一透镜***L1的光路行进方向。
第一反射光学***R1包括第一反射面Mr1及第二反射面Mr2。在本实施例中，此两个反射面作为第一反射光学***R1发挥功能。
第一反射面Mr1被布置在光轴O的下方，并且将通过第一透镜***L1折射的图像光折回并反射。具体而言，将从左侧入射的图像光朝向左上方折回并反射。
在本实施例中，第一光学部分R11被布置为使得旋转对称轴与光轴O大致一致。第一光学部分R11具有旋转对称的非球面F3及F4。第一反射面Mr1形成于第一光学部分R11的非球面F3内的供自第一透镜***L1出射的图像光入射的区域。
第二反射面Mr2被布置在光轴O的上方，将通过第一反射面Mr1反射的图像光折回并朝向第二透镜***L2反射。具体而言，将从右下方入射的图像光折回并朝向右侧反射。
在本实施例中，第二光学部分R12被布置为使得旋转对称轴与光轴O大致一致。第二光学部分R12具有旋转对称面F5及F6。第二反射面Mr2形成于第二光学部分R12的旋转对称面F5内的供通过第一反射面Mr1反射的图像光入射的区域。
注意，如图3所示，在第二光学部分R12的旋转对称面F5及F6内，形成使从透镜L11侧出射的图像光透射的透射面Tr1及Tr2。透射面Tr1及Tr2形成于与第二光学部分R12的第二反射面Mr2不同的区域。透射面Tr1及Tr2作为第一透镜***L1发挥功能。
因此，通过一个光学部分，可以实现作为第一透镜***L1发挥功能的光学面(透射面Tr1及Tr2)以及作为第一反射光学***R1发挥功能的光学面(第二反射面Mr2)。因此，可以使投射光学***30小型化。另外，通过使用具有旋转对称轴的第二光学部分R12，可以改善投射光学***30的组装精度。
类似地，对于第一光学部分R11，在非球面F3及F4内，分别形成使由第二反射面Mr2反射的图像光透射的透射面Tr3及Tr4。透射面Tr3及Tr4形成于与第一光学部分R11的第一反射面Mr1不同的区域。透射面Tr3及Tr4作为第二透镜***L2发挥功能。
因此，通过利用如上所述的一个光学部分实现不同的光学***的光学面中的每一个，可以使投射光学***30小型化。另外，可以改善投射光学***30的组装精度。
注意，在一个光学部分上形成反射面与透射面的方法不受限制。例如，通过在透明丙烯酸或玻璃等光透射材料制成的预定区域中沉积由铝等制成的反射膜成膜，使得可以将预定区域实现为反射面。另外，通过在作为透射面的区域中沉积防反射膜，可以抑制光损失等。另外，可采用任意的方法。
第二透镜***L2整体上具有正折射率，使由第一反射光学***R1反射的图像光(即，由第二反射面Mr2反射的图像光)折射。在本实施例中，从形成于第一光学部分R11上的透射面Tr3到布置在最靠近第二反射光学***R2的位置处的透镜L21的供图像光出射的出射面F7的部分作为第二透镜***L2发挥功能。
第二透镜***L2以光轴O为基准而配置。具体而言，第二透镜***L2被配置为使得第二透镜***L2所包括的一个以上的光学部分各自的光轴与作为基准轴的光轴O大致一致。
第二反射光学***R2具有凹面反射面Mr3。在本实施例中，该凹面反射面Mr3作为第二反射光学***R2发挥功能。
凹面反射面Mr3将通过第二透镜***L2折射的图像光朝向屏幕反射。凹面反射面Mr3是旋转对称非球面，该非球面被配置为使得旋转对称轴与光轴O一致，并且仅由包含有效区域(即，供图像光入射的区域)的一部分构成。也就是说，无需配置整个旋转对称非球面，而仅配置旋转对称非球面的必要的部分。因此，可实现装置的小型化。
如图3所示，在本实施例中，在共同的光轴O上形成第一透镜***L1、第一反射光学***R1、第二透镜***L2及第二反射光学***R2。也就是说，第一透镜***L1、第一及第二反射面Mr1及Mr2、第二透镜***L2及凹面反射面Mr3被形成为使得通过将布置在最靠近照明光学***20的位置的透镜L11的光轴(旋转对称轴)延长而获得的轴与每一个的光轴(旋转对称轴)大致一致。因此，可以减小Y方向的尺寸，而可以使装置小型化。
如上所述，整个投射光学***30可以以光轴O为基准而配置。也就是说，投射光学***30所包括的全部光学部分中的每一个的光轴可以被配置为与作为基准轴的光轴O大致一致。当然不必说本发明并不限制于此，并且光轴从光轴O偏移的光学部分也可以被包含于投射光学***30中。
在本实施例中，透射面Tr1及Tr2对应于第二光学部分R12的一个以上的透射面。另外，透射面Tr3及Tr4对应于第一光学部分R11的一个以上的透射面。形成于第一及第二光学部分R11及R12上的透射面的数目并无限制，并且也可以形成三个以上的透射面。另外，最近的透镜L12对应于最近的光学部分。
将参照图3描述图像光的光路。在图3中，示出了从二向色棱镜PP出射到投射光学***30的图像光之中的三个像素光C1、C2、C3的光路。
如下文中参照图6描述的，像素光C1对应于从液晶面板P的中央的像素出射的像素光。以下，在一些情况下将像素光C1作为主光线C1进行说明。像素光C2对应于从液晶面板P的中央的最靠近光轴O的像素出射的像素光。像素光C3对应于从液晶面板P的中央的最远离光轴O的像素出射的像素光。
也就是说，在本实施例中，像素光C2对应于从最靠近液晶面板P的光轴O的像素出射的像素光。另外，像素光C3对应于从位于连接最靠近光轴O的像素与液晶面板P的中央像素的直线上且最远离光轴O的像素出射的像素光。
在从光轴O朝上方偏移的位置起、沿着光轴O出射至投射光学***30的图像光在第一透镜***L1内与光轴O交叉，并朝下方侧前进。之后，从第一透镜***L1出射的图像光被第一反射面Mr1朝左上方折回，而再次与光轴O交叉。
被朝左上方折回的图像光被第二反射面Mr2折回并朝向第二透镜***L2反射。然后，图像光再次与光轴O交叉并朝右下方前进。朝右下方前进的图像光由凹面反射面Mr3反射，再次与光轴O交叉并朝向屏幕前进。
因此，在本实施例中，图像光的光路被配置为主光线C1与光轴O交叉4次。因此，可在光轴O的附近形成到凹面反射面Mr3的图像光的光路。因此，可以减小在Y方向的投射光学***30的尺寸，并且可以使装置小型化。
另外，通过第一及第二反射面Mr1及Mr2中的每一个，将图像光折回并反射。因此，可充分地确保图像光的光路长度。因此，可缩小在X方向的装置的尺寸，并且可以使装置小型化。
另外，在本实施例的投射光学***30中，多个中间像(未示出)形成在照明光学***20所包括的二向色棱镜PP至凹面反射面Mr3之间。中间像是由图像光形成的图像的中间像。因此，可以以超广角来投射图像光。例如，即便在投影机与屏幕的距离为短的情形下，仍可显示大画面。
为了通过凹面反射面Mr3在平面状的屏幕内形成高精度的图像，重要的是将通过照明光学***20产生的图像光学地正确校正，并将其引导至凹面反射面Mr3。在本实施例中，因为通过第一及第二反射面Mr1及Mr2可以充分地确保图像光的光路长度，所以可以高精度地进行图像的光学校正。也就是说，可以产生适当的中间像，从而可以容易地在屏幕上形成高精度的图像。
另外，由于充分地确保了光路长度，因此可以抑制产生适当的中间像所需的光学负荷，并且可以抑制投射光学***30所包括的每个光学部分的光学功率。因此，可以使各光学部分小型化，而可实现装置整体的小型化。
另外，由于在投射光学***30内形成多个中间像，所以可以高精度地产生最佳中间像。这允许凹面反射面Mr3将精度高的图像显示在屏幕上。如上所述，通过利用本实施例的投射光学***30可以实现装置的性能强化。
此处，本发明人针对投射光学***30发现与装置的小型化和性能强化相关的五个条件(1)到(5)。
(条件1)
形成有第一反射面Mr1的第一光学部分R11的线膨胀系数(/℃)被设置为α1。
该情形下，投射光学***30被配置为满足以下的关系。
(1)5×10-7＜α1＜3×10-5
在第一光学部分R11的线膨胀系数α1超过条件式(1)规定的上限的情况下，由于热所引起的曲率的变化变大，使得在高温下图像的成像性能大幅度劣化。在线膨胀系数α1超过条件式(1)规定的下限的情况下，可用作第一光学部分R11的材料的选择范围变小，而材料成本变高。因此，第一光学部分R11变得非常昂贵，难以减小成本。
通过适当选择第一光学部分R11的材料，使得线膨胀系数α1满足条件式(1)，可以充分地抑制如上述的问题。也就是说，可以充分地抑制环境变化(温度变化)的影响。另外，可充分地抑制第一光学部分R11的成本，而可实现成本的削减。
在本实施例中，第一光学部分R11由玻璃制成。具体的玻璃材料的种类并无限制，并且可采用满足条件式(1)的任意的玻璃材料。当然，若满足条件式(1)，也可以采用不同于玻璃的其他任意的材料。例如可使用诸如丙烯酸的树脂材料、金属材料、诸如水晶的结晶材料等。
(条件2)
形成第二反射面Mr2的第二光学部分R12的线膨胀系数(/℃)被设为α2。
该情形下，投射光学***30被配置为满足以下的关系。
(2)5×10-7＜α2＜3×10-5
在第二光学部分R12的线膨胀系数α2超过条件式(2)规定的上限的情况下，由于热所引起的曲率的变化变大，使得高温时的图像的成像性能大幅度劣化。在线膨胀系数α2超过条件式(2)规定的下限的情况下，可用作第二光学部分R12的材料的选择范围变小，这增加了材料成本。因此，第二光学部分R12变得非常昂贵，并且难以减小成本。
通过选择第二光学部分R12的材料使得线膨胀系数α2满足条件式(2)，可以充分地抑制如上述的问题。也就是说，可以充分地抑制环境变化(温度变化)的影响。另外，可充分地抑制第二光学部分R12的成本，并且减小成本。
在本实施例中，第二光学部分R12由玻璃制成。玻璃材料的具体种类并无限制，并且可以采用满足条件式(2)的任意的玻璃材料。当然不必说，只要满足条件式(2)，也可以采用不同于玻璃的其他任意的材料。
在本实施例中，第一及第二光学部分R11及R12皆由玻璃制成。当然比比说，本技术不限制于此。例如，第一及第二光学部分R11及R12中的至少一个可以由玻璃制成。
(条件式3)
图4是用于描述条件式3的示意图。如图4所示，布置在最靠近第一反射面Mr1的位置的最近的透镜L12具有入射面F8及出射面F2。入射面F8是供图像光入射的面。出射面F2是使从入射面F8入射的图像光折射，并朝第一反射面Mr1出射的面。
如图4的部分A到部分C所示，将距离作为基准轴的光轴O的光线高度设为h。
将通过利用光线高度对函数Zf(h)进行微分后获得的导数限定为Z’f(h)，函数Zf(h)表示对应于光线高度的最近的透镜L12的入射面F8的形状。因此，导数Z’f(h)对应于光线高度h的与入射面F8相切的直线的斜率。
将通过利用光线高度对函数Zr(h)进行微分后的导数设为Z’r(h)，函数Zr(h)表示对应于光线高度的最近的透镜L12的出射面F2的形状。因此，导数Z’r(h)对应于光线高度h的与出射面F2相切的直线的斜率。
将与最外入射光CE在入射面F8上的入射位置对应的光线高度被设为hmax1，最外入射光CE在距离基准轴O最远的位置处入射到入射面。
将与最外入射光CE的出射位置对应的光线高度设为hmax2，最外入射光CE在出射位置处从发射表面F2出射。
该情形下，以满足以下的关系的方式配置投射光学***30。
(3)1＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜45
该条件式(3)限定了布置在最靠近第一反射面Mr1的位置的最近的透镜L12的光学功率(折射功率)。在|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|超过条件式(3)规定的上限的情况下，透镜的折射效果大，使得在高温下折射率或线膨胀变化时成像性能大幅劣化。在|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|超过条件式(3)规定的下限的情况下，折射效果变小，使得无法充分地发挥作为透镜的作用，而难以获得充分的成像性能。
通过配置最近的透镜L12，以使其满足条件式(3)，而可充分地抑制如上述的问题。也就是说，可充分地抑制环境变化(温度变化)的影响，而可实现高成像性能。
在本实施例中，最近的透镜L12由塑料制成。因此，可提高最近的透镜L12的设计精度。塑料材料的具体种类并无限制，可采用任意的塑料材料。塑料材料在高温时时具有较大的折射率及线膨胀的变化。因此，实现满足条件式(3)的配置是非常有效的。
(条件式4)
配置投射光学***30，使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下的关系，该一个或多个光学部分被包括在第一透镜***L1中，由不同于塑料的材料制成，并且具有正折射力。
(4)-5＜dn/dT＜5
也就是说，投射光学***30被配置为使得全部光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt都满足条件式(4)，其中，所述光学部分被包括在第一透镜***L1中，由不同于塑料的材料制成，并且具有正折射力。
在折射率温度系数dn/dt不满足条件式(4)的光学部分中，在二次像面(屏幕)上的焦点位置变大。那么，在折射率温度系数dn/dt超过条件式(4)规定的上限的情况下，在高温时图像的焦点位置朝接近投射光学***30的方向(即朝向屏幕的近前侧)移动。在折射率温度系数dn/dt超过条件式(4)规定的下限的情况下，在高温时图像的焦点位置朝远离投射光学***30的方向(即朝向屏幕的深处侧)移动。在任何情况下，在高温时的图像的成像性能会大幅度劣化。
通过配置第一透镜***L1以使其满足条件式(4)，可以充分地抑制如上述的问题。也就是说，可充分地抑制环境变化(温度变化)的影响，而可实现高成像性能。
(条件式5)
投射光学***30被配置为使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下的关系，该一个以上的光学部分被包括在第一透镜***L1中，由不同于塑料的材料制成，并且具有负折射力。
(5)-5＜dn/dT＜5
也就是说，投射光学***30被配置为使得全部光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt都满足条件式(5)的方式，所述光学部分被包括在第一透镜***L1中，由不同于塑料的材料制成，并且具有负折射力。
在折射率温度系数dn/dt不满足条件式(5)的光学部分中，在二次像面(屏幕)内的焦点位置变大。那么，在折射率温度系数dn/dt超过条件式(5)规定的上限的情况下，在高温时图像的焦点位置朝远离投射光学***30的方向(即，屏幕的深处侧)移动。在折射率温度系数dn/dt超过条件式(5)规定的下限的情况下，在高温时图像的焦点位置朝接近投射光学***30的方向(即，屏幕的近前侧)移动。在任何情况下，在高温时的图像的成像性能大幅度劣化。
通过配置第一透镜***L1以使其满足条件式(5)，可以充分地抑制如上述的问题。也就是说，可充分地抑制环境变化(温度变化)的影响，而可实现高成像性能。
条件式(1)到(5)中的每一个的下限值及上限值并不限制于上述的值。例如，根据照明光学***20及投射光学***30等的配置，可适当改变各个值。例如，可将上述范围内所包括的任意的值选择为下限值及上限值，而重新作为最佳范围进行设定。
例如，可将条件式(1)设定于以下的范围。
4.7×10-6＜α1＜1.45×10-5
1.0×10-6＜α1＜2.0×10-5
2.0×10-6＜α1＜1.0×10-5
3.0×10-6＜α1＜9.0×10-6
例如，可将条件式(2)设定于以下的范围。
4.7×10-6＜α2＜1.45×10-5
1.0×10-6＜α2＜2.0×10-5
2.0×10-6＜α2＜1.0×10-5
3.0×10-6＜α2＜9.0×10-6
例如，可将条件式(3)设定于以下的范围。
5＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜40
10＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜35
15＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜35
19＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜32
例如，可将条件式(4)设定于以下的范围。
-4＜dn/dT＜4
-3＜dn/dT＜3
-2.6＜dn/dT＜2.5
例如，可将条件式(5)设定于以下的范围。
-4＜dn/dT＜4
-3＜dn/dT＜3
0＜dn/dT＜3
1.0＜dn/dT＜2.4
对于参照具体的数值对于如上所述地配置的投射光学***30进行简单的说明。
图5是示出与图像投影相关的参数的示例的表。图6是用于说明图5所示的参数的示意图。
投射光学***30的一次像面侧的数值孔径NA是0.167。图像调制元件(液晶面板P)的横方向及纵方向的长度(H×VSp)分别是13.4mm及7.6mm。图像调制元件的中心位置(Chp)是光轴O上方5.2mm的位置。一次像面侧的像圈(imc)是φ22.4mm。
屏幕的横方向及纵方向的长度(H×VSs)分别为1771mm及996mm。屏幕尺寸的中心位置(Chs)为光轴O上方853mm。
如上所述，从图6所示的液晶面板P的中央像素出射的光对应于图3所示的像素光C1(由相同的附图标记表示)。从液晶面板P的中央的最靠近光轴O的像素出射的光对应于像素光C2(由相同的附图标记表示)。从液晶面板P的中央的距离光轴O最远的像素出射的光对应于像素光C3(由相同的附图标记表示)。
从液晶面板P的右上端的像素C4出射的光对应于从距离液晶面板P的光轴O最远的位置出射的光(以下，使用相同的附图标记将其表示为像素光C4)。在本实施例中，像素光C4对应于条件式(3)及图4的部分C中所说明的、在距离光轴O最远的位置处入射至入射面F8的最外入射光CE。
因此，与像素光C4在入射面F8的入射位置相对应的光线高度为hmax1，与像素光C4从出射面F2出射的出射位置对应的光线高度为hmax2。
注意，在一些情况下，从与距离液晶面板P的光轴O最远的位置不同的位置出射的像素光也可以成为最外入射光CE。例如，在一些情况下，像素光C3等也可以是最外入射光CE。
图7示出了图像显示设备的透镜数据。图7示出了从一次像面(P)侧朝向二次像面(S)侧配置的1到29的光学部分(透镜面)的数据。作为各光学部分(透镜面)的数据，记载有曲率半径(mm)、芯厚度d(mm)、d线(587.56nm)的折射率nd、及d线的阿贝值νd。
另外，在图7中，以可区分的方式示出了第一透镜***L1内的由不同于塑料材料的材料构成的、具有正折射力的光学部分及具有负折射力的光学部分。而且，示出了该光学部材的折射率温度系数dn/dt。
注意，在本实施例中，第一透镜***L1之中仅布置在第一反射面Mr1的最近位置的最近的透镜L12由塑料构成。另外，其他光学部分由玻璃构成。因此，第一透镜***L1所包括的除了最近的透镜L12以外的所有的光学部分都由不同于塑料的材料构成。当然自不必说，本技术不局限于这种配置，并且除了最近的透镜L12以外的光学部分也可以由塑料构成。
注意，具有非球面的光学部分依照以下的公式。
[数学式1]
Figure BDA0002850897610000191
图8是示出投射光学***所包括的光学部分的非球面系数的示例的表。图8示出了在具有图7中附加＊标记的非球面的各光学部分16到18、20、21及30的非球面系数。图示示例的非球面系数对应于上述公式(数学式1)。
注意，在本实施例中，公式(数学式1)对应于表示对应于光线高度的最近的透镜L12的入射面F8(数据中的面16)的形状的函数Zf(h)。另外，公式(数学式1)对应于表示对应于光线高度的最近的透镜L12的出射面F2(数据中的面17)的形状的函数Zr(h)。当图4的部分A及图4的部分B所示的光线高度h被输入到公式(数学式1)时的下垂量Z被用作表示对应于光线高度的入射面F8及出射面F2的形状的参数。注意，“下垂量”表示在作出通过面顶点垂直于光轴的平面时，该平面与透镜面上的点在光轴方向上的距离。
因此，利用光线高度对函数Zf(h)进行微分后获得的导数Z’f(h)(＝dZ/dh)及利用光线高度对函数Zf(h)进行微分后获得的导数Z’r(h)(＝dZ/dh)被以下公式表示。
[数学式2]
Figure BDA0002850897610000201
如上所述，通过该公式，计算出光线高度h的与入射面F8相切的直线的斜率及光线高度h的与出射面F2相切的直线的斜率。
另外，表示入射面F8及出射面F2的形状的函数不受限制，并且也可以利用其他函数。可使用能够计算出最外入射光CE在入射面F8的入射位置处的切线的斜率及最外入射光CE的在从出射面F2出射的出射位置处的切线的斜率的任意的函数，其中最外入射光CE相对于入射面F8入射至最远离光轴O的位置。另外，投射光学***只需要被配置为使得适当地满足条件式(3)即可。
图9是示出在本实施例中，在上述条件式(1)到(5)中所使用的参数的数值的表。
α1 6.30×10-6
α2 8.70×10-6
|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|32(31.5)
具有正折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最大值2.5
具有正折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最小值-2.6
具有负折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最大值1.0
具有负折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最小值1.0
Z’f(hmax1)-5.0
Z’r(hmax2)-36.5
这些结果表示条件表达式(1)到(5)被满足。
如上所述，在根据本实施例的图像显示设备100中，通过第一透镜***L1折射的图像光被第一及第二反射面Mr1及Mr2分别折回并反射。因此，可在无需将投射光学***30大型化的情况下，充分地确保图像光的光路长度。因此，可实现装置的小型化。另外，形成有第一反射面Mr1的第一光学部分R11的线膨胀系数满足条件式(1)。因此，可充分地抑制环境变化的影响，并且实现性能强化。
另外，因为也满足其他条件式(2)到(5)，因此可以展现上述效果。另外，经由第二透镜***L2及凹面反射面Mr3，可将高精度图像投射到屏幕上，并且可以实现性能强化。
＜第二实施例＞
将会描述根据本发明的第二实施例的投射型的图像显示设备。在之后的说明中，与在上述实施例中所说明的图像显示设备100的配置及作用相同的部分的说明将被省略或简化。
图10是示出根据第二实施例的投射光学***的概略配置例的光路图。
图11是图像显示设备的透镜数据。
图12是示出投射光学***所包括的光学部分的非球面系数的示例的表。
注意，与图像投影相关的参数是与第一实施例类似的，并且是图5所示的数值。
同样，在根据本实施例的投射光学***230中，从液晶面板P的右上端的像素C4出射的像素光C4对应于最外入射光CE，该最外入射光CE在最远离光轴O的位置入射到布置在第一反射面Mr1的最近位置的最近的透镜L12的入射面F8。因此，与像素光C4在入射面F8的入射位置相对应的光线高度为hmax1，与像素光C4从出射面F2出射的出射位置对应的光线高度为hmax2。
另外，配置于第一反射面Mr1的最近位置的最近的透镜L12的入射面F8及出射面F2为非球面。因此，公式(数学式1)对应于表示对应于光线高度的最近的透镜L12的入射面F8(数据中的面17)的形状的函数Zf(h)。另外，公式(数学式1)对应于表示对应于光线高度的最近的透镜L12的出射面F2(数据中的面18)的形状的函数Zr(h)。
另外，第一透镜***L1中的仅配置于第一反射面Mr1的最近位置的最近的透镜L12由塑料制成。之后，其他光学部分由玻璃制成。因此，第一透镜***L1之中除了最近的透镜L12以外的全部的光学部分对应于由不同于塑料的材料制成的一个以上的光学部分。
图13是示出在本实施例中、在上述条件式(1)到(5)中所使用的参数的数值的表。
α1 6.30×10-6
α2 6.00×10-6
|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|19
具有正折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最大值2.1
具有正折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最小值-2.6
具有负折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最大值2.4
具有负折射力的光学部分的折射率温度系数dn/dt的最小值1.0
Z’f(hmax1)-5.0
Z’r(hmax2)-24.0
这些结果表示条件表达式(1)到(5)被满足。
在本实施例中也可以与上述实施例同样地，实现图像显示设备的小型化和性能强化。
＜其他实施例＞
本发明并不限制于以上所描述的实施例，并且可以实现其他各种实施例。
图14是示出其他实施例的投射光学***的概略配置例的光路图。在该投射光学***330中，仅形成第一反射面Mr1的一部分被用作为形成第一反射面Mr1的第一光学部分R11。另外，仅形成第二反射面Mr2的一部分被用作形成第二反射面Mr2的第二光学部分R12。本技术也可以被应用到这种配置。
另外，即便在第一反射面Mr1、第二反射面Mr2及凹面反射面Mr3中至少一个或任意两个是自由曲面时，或在第一反射面Mr1、第二反射面Mr2及凹面反射面Mr3中至少一个或任意两个是偏心和倾斜构造的情况下，仍可以通过应用本技术来实现装置的小型化和性能强化。
另外，在上述描述中，最近的透镜L12的入射面F8及出射面F2都为非球面。本技术并不限制于此，并且入射面F8及出射面F2中的任一者不一定是非球面。例如，即使在入射面F8和/或出射面F2为球面或自由曲面时，或入射面F8和/或出射面F2为偏心及倾斜构造的情况下，也可以通过应用本技术而实现装置的小型化和性能强化。
图像光的主光线C1与光轴O交叉的次数并不限制于4次。例如，即使在图像光的主光线C1与光轴O交叉4次以上的情况下，仍可以实现装置的小型化和性能强化。
中间像的数目也不受限制，并且也可以有产生两个中间像，或产生三个以上的中间像。在任何情况下，因为通过第一及第二反射面Mr1及Mr2充分地确保光路长度，所以可以实现装置的小型化和性能强化。
参照各图式而说明的图像显示设备、投射光学***、屏幕等的各配置仅为一个实施例，并且可以在不脱离本发明的含义的范围内可任意地变化。换言之，例如，可采用用于实施本发明的其他任意的配置或算法等。
在本公开中，术语“一致”、“相等”等是包含“实质性一致”、“实质性相等”的概念。例如，也包含基于“完全一致”、“完全相等”等的预定范围(例如±10％)所包含的状态。因此，“大致一致”、“大致相等”的概念也被包括在“一致”、“相等”等概念中。
也可以组合以上所说明的本技术的特征中至少两个特征。也就是说，在各实施例中所说明的各种特征可以任意地组合，而无各实施例的区别。另外，上述所记载的各种效果仅为示意性的，并非限制性的，并且可以提供其他的效果。
应当注意，班级数也可以采用以下配置。
(1)一种图像显示设备，包括：
光源；
图像产生单元，调制从所述光源出射的光而产生图像光；以及投射光学***，包括
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数。
(2)根据(1)所述的图像显示设备，其中
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α2＜3×10-5，α2表示形成有所述第二反射面的第二光学部分的线膨胀系数。
(3)根据(2)所述的图像显示设备，其中
所述第一光学部分和所述第二光学部分中的至少一个由玻璃制成。
(4)根据(2)或(3)所述的图像显示设备，其中
所述第一光学部分和所述第二光学部分由玻璃制成。
(5)根据(2)到(4)中任一项所述的图像显示设备，其中
所述第一光学部分具有形成于与所述第一反射面不同的区域并使所述图像光透射的一个以上的透射面，并且
所述第一光学部分的所述一个以上的透射面作为所述第二透镜***发挥功能。
(6)根据(2)到(5)中任一项所述的图像显示设备，其中
所述第二光学部分具有形成于与所述第二反射面不同的区域并使所述图像光透射的一个以上的透射面，并且
所述第二光学部分的所述一个以上的透射面作为所述第一透镜***发挥功能。
(7)根据(1)到(6)中任一项所述的图像显示设备，其中
所述投射光学***被以预定的基准轴为基准而配置，
所述第一透镜***包括具有入射面和出射面并且被布置在最靠近所述第一反射面的位置处的最近的光学部分，所述图像光进入所述入射面，所述出射面使从所述入射面入射的所述图像光折射并将经折射的光朝所述第一反射面出射，并且
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：
1＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜45，
h表示距离所述基准轴的光线高度，Z’f(h)表示以所述光线高度将函数Zf(h)微分后的导数，函数Zf(h)表示对应于所述光线高度的所述最近的光学部分的所述入射面的形状，Z’r(h)表示以光线高度将函数Zr(h)微分后的导数，所述函数Zr(h)表示对应于所述光线高度的所述最近的光学部分的所述出射面的形状，hmax1表示与最外入射光在所述入射面上的入射位置对应的光线高度，所述最外入射光在距离所述基准轴最远的位置处入射到所述入射面，hmax2表示与所述最外入射光从所述出射面出射的出射位置对应的光线高度。
(8)根据(7)所述的图像显示设备，其中
所述最外入射光是从距离所述图像产生单元的所述基准轴最远的位置出射的光。
(9)根据(7)或(8)所述的图像显示设备，其中
所述最近的光学部分的所述入射面和所述出射面中的至少一个为非球面。
(10)根据(7)到(9)中任一项所述的图像显示设备，其中
所述最近的光学部分的所述入射面和所述出射面为非球面。
(11)根据(7)到(10)中任一项所述的图像显示设备，其中
所述最近的光学部分由塑料制成。
(12)根据(1)到(11)中任一项所述的图像显示设备，其中
所述图像显示设备被配置为使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下关系：－5＜dn/dT＜5，所述一个以上的光学部分被包括在所述第一透镜***中、由不同于塑料的材料制成且具有正折射力。
(13)根据(1)到(12)中任一项所述的图像显示设备，其中
所述图像显示设备被配置为使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下关系：－5＜dn/dT＜5，所述一个以上的光学部分被包括在所述第一透镜***中、由不同于塑料的材料制成且具有负折射力。
(14)根据(12)或(13)所述的图像显示设备，其中
所述第一透镜***包括具有入射面和出射面并且被布置在最靠近所述第一反射面的位置处的最近的光学部分，所述图像光进入所述入射面，所述出射面使从所述入射面入射的所述图像光折射并将经折射的光朝所述第一反射面出射，
所述最近的光学部分由塑料制成，并且
所述第一透镜***中所包括的除了所述最近的光学部分以外的所有的光学部分由不同于塑料的材料制成。
(15)根据(7)所述的图像显示设备，其中
所述基准轴是通过将包括在所述第一透镜***中且布置在最靠近所述图像产生单元的位置处的透镜的光轴延长而获得的轴。
(16)根据(15)所述的图像显示设备，其中
所述投射光学***被配置为使得包括在所述投射光学***中的所有的光学部分中的每一个光轴都与所述基准轴一致。
(17)根据(16)所述的图像显示设备，其中
所述凹面反射面被配置为使得旋转对称轴与所述基准轴一致，并且
所述第一反射面和所述第二反射面中的每一个都是凹面反射面并且被配置为旋转对称轴与所述基准轴一致。
(18)根据(1)到(17)中任一项所述的图像显示设备，其中
第二反射光学***在所述被投射物所包括的平面部分上形成所述图像光构成的图像。
(19)一种投射光学***，投射通过调制从光源出射的光而产生的图像光，所述投射光学***包括：
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述投射光学***被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数。
附图标记列表
F2 最近的透镜的发射面
F8 最近的透镜的入射面
L1 第一透镜***
L12 最近的透镜
L2 第二透镜***
Mr1 第一反射面
Mr2 第二反射面
Mr3 凹面反射面
O 光轴(基准轴)
R1 第一反射光学***
R11 第一光学部分
R12 第二光学部分
R2 第二反射光学***
Tr1到Tr4 透射表面
1 液晶投影仪
2 图像
10 光源
20 照明光学***
30、230、330 投影光学***
100 图像显示装置

Claims (19)

1.一种图像显示设备，包括：
光源；
图像产生单元，调制从所述光源出射的光而产生图像光；以及
投射光学***，包括
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数，
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α2＜3×10-5，α2表示形成有所述第二反射面的第二光学部分的线膨胀系数，所述第一光学部分具有形成于与所述第一反射面不同的区域并使所述图像光透射的一个以上的透射面，并且
所述第一光学部分的所述一个以上的透射面作为所述第二透镜***发挥功能。
2.一种图像显示设备，包括：
光源；
图像产生单元，调制从所述光源出射的光而产生图像光；以及
投射光学***，包括
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数，
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α2＜3×10-5，α2表示形成有所述第二反射面的第二光学部分的线膨胀系数，所述第二光学部分具有形成于与所述第二反射面不同的区域并使所述图像光透射的一个以上的透射面，并且
所述第二光学部分的所述一个以上的透射面作为所述第一透镜***发挥功能。
3.如权利要求1或2所述的图像显示设备，其中
所述第一光学部分和所述第二光学部分中的至少一个由玻璃制成。
4.如权利要求1或2所述的图像显示设备，其中
所述第一光学部分和所述第二光学部分由玻璃制成。
5.一种图像显示设备，包括：
光源；
图像产生单元，调制从所述光源出射的光而产生图像光；以及
投射光学***，包括
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数，
所述投射光学***被以预定的基准轴为基准而配置，
所述第一透镜***包括具有入射面和出射面并且被布置在最靠近所述第一反射面的位置处的最近的光学部分，所述图像光进入所述入射面，所述出射面使从所述入射面入射的所述图像光折射并将经折射的光朝所述第一反射面出射，并且
所述图像显示设备被配置为满足以下关系：
1＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜45，
h表示距离所述基准轴的光线高度，Z’f(h)表示以所述光线高度将函数Zf(h)微分后的导数，函数Zf(h)表示对应于所述光线高度的所述最近的光学部分的所述入射面的形状，Z’r(h)表示以光线高度将函数Zr(h)微分后的导数，所述函数Zr(h)表示对应于所述光线高度的所述最近的光学部分的所述出射面的形状，hmax1表示与最外入射光在所述入射面上的入射位置对应的光线高度，所述最外入射光在距离所述基准轴最远的位置处入射到所述入射面，hmax2表示与所述最外入射光从所述出射面出射的出射位置对应的光线高度。
6.如权利要求5所述的图像显示设备，其中
所述最外入射光是从距离所述图像产生单元的所述基准轴最远的位置出射的光。
7.如权利要求5所述的图像显示设备，其中
所述最近的光学部分的所述入射面和所述出射面中的至少一个为非球面。
8.如权利要求5所述的图像显示设备，其中
所述最近的光学部分的所述入射面和所述出射面为非球面。
9.如权利要求5所述的图像显示设备，其中
所述最近的光学部分由塑料制成。
10.如权利要求1、2或5所述的图像显示设备，其中
所述图像显示设备被配置为使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下关系：－5＜dn/dT＜5，所述一个以上的光学部分被包括在所述第一透镜***中、由不同于塑料的材料制成且具有正折射力。
11.如权利要求1、2或5所述的图像显示设备，其中
所述图像显示设备被配置为使得一个以上的光学部分中的每一个的折射率温度系数dn/dt满足以下关系：－5＜dn/dT＜5，所述一个以上的光学部分被包括在所述第一透镜***中、由不同于塑料的材料制成且具有负折射力。
12.如权利要求10所述的图像显示设备，其中
所述第一透镜***包括具有入射面和出射面并且被布置在最靠近所述第一反射面的位置处的最近的光学部分，所述图像光进入所述入射面，所述出射面使从所述入射面入射的所述图像光折射并将经折射的光朝所述第一反射面出射，
所述最近的光学部分由塑料制成，并且
所述第一透镜***中所包括的除了所述最近的光学部分以外的所有的光学部分由不同于塑料的材料制成。
13.如权利要求5所述的图像显示设备，其中
所述基准轴是通过将包括在所述第一透镜***中且布置在最靠近所述图像产生单元的位置处的透镜的光轴延长而获得的轴。
14.如权利要求13所述的图像显示设备，其中
所述投射光学***被配置为使得包括在所述投射光学***中的所有的光学部分中的每一个光轴都与所述基准轴一致。
15.如权利要求14所述的图像显示设备，其中
所述凹面反射面被配置为使得旋转对称轴与所述基准轴一致，并且
所述第一反射面和所述第二反射面中的每一个都是凹面反射面并且被配置为旋转对称轴与所述基准轴一致。
16.如权利要求1、2或5所述的图像显示设备，其中
第二反射光学***在所述被投射物所包括的平面部分上形成所述图像光构成的图像。
17.一种投射光学***，投射通过调制从光源出射的光而产生的图像光，所述投射光学***包括：
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述投射光学***被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数，
所述投射光学***被配置为满足以下关系：5×10-7＜α2＜3×10-5，α2表示形成有所述第二反射面的第二光学部分的线膨胀系数，
所述第一光学部分具有形成于与所述第一反射面不同的区域并使所述图像光透射的一个以上的透射面，并且
所述第一光学部分的所述一个以上的透射面作为所述第二透镜***发挥功能。
18.一种投射光学***，投射通过调制从光源出射的光而产生的图像光，所述投射光学***包括：
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述投射光学***被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数，
所述投射光学***被配置为满足以下关系：5×10-7＜α2＜3×10-5，α2表示形成有所述第二反射面的第二光学部分的线膨胀系数，
所述第二光学部分具有形成于与所述第二反射面不同的区域并使所述图像光透射的一个以上的透射面，并且
所述第二光学部分的所述一个以上的透射面作为所述第一透镜***发挥功能。
19.一种投射光学***，投射通过调制从光源出射的光而产生的图像光，所述投射光学***包括：
第一透镜***，整体上具有正折射力并使所产生的图像光折射；
第一反射光学***，具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面将由所述第一透镜***折射的图像光折回并反射，所述第二反射面将由所述第一反射面反射的图像光折回并反射，
第二透镜***，整体上具有正折射力并使由所述第二反射面反射的图像光折射；以及
第二反射光学***，具有将由所述第二透镜***折射的图像光朝向被投射物反射的凹面反射面，其中
所述投射光学***被配置为满足以下关系：5×10-7＜α1＜3×10-5，α1表示形成有所述第一反射面的第一光学部分的线膨胀系数，
所述投射光学***被以预定的基准轴为基准而配置，
所述第一透镜***包括具有入射面和出射面并且被布置在最靠近所述第一反射面的位置处的最近的光学部分，所述图像光进入所述入射面，所述出射面使从所述入射面入射的所述图像光折射并将经折射的光朝所述第一反射面出射，并且
所述投射光学***被配置为满足以下关系：
1＜|Z’f(hmax1)-Z’r(hmax2)|＜45，
h表示距离所述基准轴的光线高度，Z’f(h)表示以所述光线高度将函数Zf(h)微分后的导数，函数Zf(h)表示对应于所述光线高度的所述最近的光学部分的所述入射面的形状，Z’r(h)表示以光线高度将函数Zr(h)微分后的导数，所述函数Zr(h)表示对应于所述光线高度的所述最近的光学部分的所述出射面的形状，hmax1表示与最外入射光在所述入射面上的入射位置对应的光线高度，所述最外入射光在距离所述基准轴最远的位置处入射到所述入射面，hmax2表示与所述最外入射光从所述出射面出射的出射位置对应的光线高度。
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