CN100414433C - 投影光学单元和投影型图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种投影型图像显示装置，可大幅度缩短投影光学单元的投影距离，同时满足装置的结构紧凑化和高聚焦。为此，在具有二个透镜组的投影透镜装置的情况下，由最接近图像显示元件配置的第一投影光学单元(22)形成的第一放大像(放大率M1)，由第二投影光学单元(24)在图像显示元件侧成像。所述第二投影光学单元，将该第一放大像放大投影在屏幕上(放大率为M2，其中M2＞M1)。将具有正折射能力的物镜组(23)配置在第一投影光学单元和所述第二投影光学单元之间。结果，作为第二投影光学单元的F值的F2，和作为第一投影光学单元的F值的F1的关系为F2＝F1/M1，因此可实现画角超过90°的超大视角化。
Description
技术领域
本发明涉及将放大的图像投影在屏幕前面，或从背面投影在屏幕上，进行图像显示的投影型图像显示装置。另外，本发明还涉及在这种显示装置中使用的投影光学单元。
背景技术
在利用投影光学单元将图像显示元件的图像放大投影在屏幕上的图像显示装置中，为了在屏幕上得到充分大的放大图像，要求缩短投影距离。为了实现这点，如特开平5-134213号公报(专利文献1)，特开2000-162544号公报(专利文献2)或特开2002-357768号公报(专利文献3)所述那样，已知有从对屏幕倾斜的方向放大投影结构的投影光学单元。
当从与屏幕倾斜的分向投影图像时，在投影图像上产生所谓梯形畸变。为了解决这个问题，在上述专利文献1中，使配置在屏幕侧的远焦变距镜(afocal converter)偏心，抑止梯形畸变。在专利文献1中所述的远焦变距镜的放大率低，实现大视角化困难。另外，在专利文献2所述的投影光学单元中，作为背投影型彩色图像显示装置，越是作得很薄，实现大视角化越困难。另外，由于必需分别地让使用的透镜偏心，制造也困难。专利文献3所述的投影光学单元是有拥有正的放大倍率的第一折射透镜系统，拥有负的放大倍率的第二折射透镜系统和光路折返镜；在拥有负的功率的第二折射透镜系统内，至少2个为转动对称性不同的偏心系统。因此，制造时难以确保各个透镜的位置精度。
另外，在上述现有的技术中，只着眼于投影光学单元进行设计，尚未作到对包含照明光学系统的全体系统的最优设计。
作为在使用透过型液晶板作为图像显示元件的现有的彩色图像显示装置中使用的投影光学单元的问题，如上述所述，除了必要的大视角化使装置紧凑以外，还要求与板的高清晰度化对应的高聚焦、和与减小板与图像显示装置的尺寸对应的提高放大率的问题。
另一方面，在使用反射型液晶板作为图像显示元件的情况下，由于像素电极配置在液晶层背面，实现高的开口率。由于这样，相对于透过型液晶板有以下特征。
(1)在相同的分辨率情况下，可将板的尺寸缩小一圈。
(2)在相同的板尺寸的情况下，可得到更多的像素数目(高分辨率)。
因此，在使用反射型液晶板的彩色图像显示装置中所使用的投影透镜装置，相对于使用透过型液晶板的装置，希望焦距更大，放大率更高。另外，在使用反射型液晶板的图像投影装置的光学系统中。在图像显示元件和投影透镜装置之间，除了色合成棱镜以外，还存在大的空气间隔，因此必需有更长的背焦距。
另外，在上述投影型彩色图像显示装置中，为了开发设计与使用的板的有效画面尺寸适应的新型的投影光学单元，必需要有大量的开发投资。
这样，在背投式彩色图像显示装置中，必需要有使尺寸紧凑、大视角而且高聚焦、更高的放大率、背焦距长的投影光学单元。另外，在使用有效画面尺寸和方式不同的板的情况下，不需重新设计开发全部照明光学系统和投影光学单元，只将标准品的一部分作对应的变更，因此可减小开发投资。
发明内容
本发明中考虑这个问题而提出的，其目的是要提供可使装置紧凑的技术。
为了达到上述目的，本发明在从图像显示元件至屏幕的光路之间配置具有形成第一放大图像的正折射能力的第一投影光学单元；和第二投影光学单元，该第二投影光学单元位于该第一透镜组的屏幕一侧，可将由上述第一投影光学单元得到的第一放大像，进一步放大，在上述屏幕上形成第二放大像，它还具有正的折射能力，所述第一放大像在比所述第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像。
另外，在第一投影光学单元和上述第二投影光学单元之间，配置具有正的折射能力的物镜组，使上述第一放大像的放大率M1比上述第二放大像的放大率M2小。另外，上述第一投影光学单元，在图像显示元件侧，以远心关系，与照明光学系统的F值配合设计。
第一投影光学单元形成的第一放大像，由于在比所述第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像，因此作为第二透镜组的F值的F2(光线发散角度)为用第一放大像的放大率M1除作为第一透镜组的F值的F1的值，即F2＝F1/M1。因此，由于增大第二投影光学单元的F2，对画角超过90°的超大视角化有利。
另外，由上述第一投影光学单元形成的第一放大像在上述物镜组附近成像。例如，通过在上述第一投影光学单元侧成像，即使灰尘附着在物镜组上，对屏幕上的放大像也没有影响。
作为使投影型图像显示装置紧凑的实现方法，有以下几种：
(1)在上述第二投影光学单元和物镜组之间设置光路折返单元。作为该光路折返的具体技术装置，可将使用棱镜。但如果使用折返反射镜，则可以抑止成本升高，实现结构紧凑。
(2)还可在构成第一投影光学单元的透镜元件和透镜元件之间设置光路折返单元。
(3)另外可在构成第二投影光学单元的透镜元件和透镜元件之间设置光路折返单元。
作为使投影型彩色图像显示装置紧凑的第二实现方法有以下几种：
(4)在具有二个透镜组的投影光学单元的情况下，错开配置上述第一投影光学单元的光轴和上述第二投影光学单元的光轴。即：将第二投影光学单元相对于第一放大像偏移配置，通过折返反射镜，在屏幕上得到放大像，这样，可以进一步使结构紧凑。
(5)在具有二个透镜组的投影光学单元的情况下，使上述第一投影光学单元与屏幕画面水平方向大概平行地配置。还可以在第一投影光学单元和第二投影光学单元之间设置光路折返单元，使该第二投影光学单元大概与屏幕画面水平方向垂直地(即：第一投影光学单元的光轴与第二投影光学单元的光轴互相垂直)配置，通过折返反射镜，在屏幕上得到放大像，这样可使用结构进一步紧凑。
当投影距离短的投影离图像显示装置放置在小的房间中时，可不受装置的设置场所限制，因而有效。另外，在作为背投式图像显示装置使用的情况下，在使整体装置变薄方面特别有效。
附图说明
图1为本发明的投影光学单元的结构图。
图2为表示由角度偏移引起的瞳孔偏移的情况。
图3为本发明的第一投影光学单元的实施例1的结构图。
图4为表示本发明的第一投影光学单元的实施例1的白色光线的像差的图。
图5为表示本发明的第一投影光学单元的实施例1的红色光线的像差的图。
图6为表示本发明的第一投影光学单元的实施例1的绿色光线的像差的图。
图7为表示本发明的第一投影光学单元的实施例1的蓝色光线的像差的图。
图8为表示本发明的第一投影光学单元的实施例1的非点像差和畸变的图。
图9为本发明的第一投影光学单元的实施例1的白色光线的光斑图。
图10为本发明的第一投影光学单元的实施例1的红色光线的光斑图。
图11为本发明的第一投影光学单元的实施例1的绿色光线的光斑图。
图12为本发明的第一投影光学单元的实施例1的蓝色光线的光斑图。
图13为本发明的第一投影光学单元的实施例2的结构图。
图14为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的白色光线的像差的图。
图15为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的红色光线的像差的图。
图16为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的绿色光线的像差的图。
图17为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的蓝色光线的像差的图。
图18为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的非点像差和畸变的图。
图19为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的白色光线的光斑图。
图20为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的红色光线的光斑图。
图21为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的绿色光线的光斑图。
图22为表示本发明的第一投影光学单元的实施例2的蓝色光线的光斑图。
图23为本发明的第一投影光学单元的实施例3的结构图。
图24为表示本发明的第一投影光学单元的实施例3的白色光线的像差的图。
图25为表示本发明的第一投影光学单元的实施例3的红色光线的像差的图。
图26为表示本发明的第一投影光学单元的实施例3的绿色光线的像差的图。
图27为表示本发明的第一投影光学单元的实施例3的蓝色光线的像差的图。
图28为表示本发明的第一投影光学单元的实施例3的非点像差和畸变的图。
图29为本发明的第一投影光学单元的实施例3的白色光线的光斑图。
图30为本发明的第一投影光学单元的实施例3的红色光线的光斑图。
图31为本发明的第一投影光学单元的实施例3的绿色光线的光斑图。
图32为本发明的第一投影光学单元的实施例3的蓝色光线的光斑图。
图33为本发明的第二投影光学单元的实施例1的结构图。
图34为本发明的第二投影光学单元的实施例2的结构图。
图35为本发明的第二投影光学单元的实施例3的结构图。
图36为本发明的第二投影光学单元的实施例4的结构图。
图37为本发明的第二投影光学单元的实施例5的结构图。
图38为本发明的第二投影光学单元的实施例6的结构图。
图39为本发明的第二投影光学单元的实施例7的结构图。
图40为本发明的第二投影光学单元的实施例8的结构图。
图41为本发明的第二投影光学单元的实施例9的结构图。
图42为本发明的第二投影光学单元的实施例10的结构图。
图43为组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的结构图。
图44为物点说明图。
图45为表示组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的白色光线的像差的图。
图46为表示组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的红色光线的像差的图。
图47为表示组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的绿色光线的像差的图。
图48为表示组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的蓝色光线的像差的图。
图49为组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的畸变的说明图。
图50为组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的畸变的补充说明图。
图51为说明组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的畸变的测定的图。
图52为组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的白色光线的光斑图。
图52为组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的白色的光斑图。
图53为表示组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的红色光线的光斑图。
图54为表示组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的绿色光线的光斑图。
图55为表示组合本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的光学系统的蓝色光线的光斑图。
图56为使用本发明的投影光学单元的投影型图像显示装置的照明系统的结构图。
具体实施方式
首先利用图56，说明使用本发明投影光学单元的投影型图像显示装置的照明系统的结构。在图56中，光源11使用高压水银灯等的放出白色光的放电灯。作为从光源11射出的自然光的白色光由反射器12反射，经过作为积分器的第一多重透镜131和第二多重透镜132，由偏振光变换元件14聚为偏振光状态。白光利用由分色镜160和161构成的色分离单元，分离为红色、绿色和蓝色。分离成红色、绿色和蓝色的各个光束，分别通过聚焦透镜150，聚光透镜151、152和中继透镜153、154、155，照射在红色用、绿色用、蓝色用的图像显示元件171、172、173上。将从各个红色用、绿色用和蓝色用的图像显示元件射出的光束进行色合成的元件为正交棱镜(cross prism)19。色合成的光入射在投影透镜上。
其次，利用图1说明本发明的投影光学单元的基本结构及其功能。在本发明中，放大投影由图像显示元件显示的图像用的投影光学单元由：形成第一放大像的第一投影光学单元；和用于进一步放大该第一放大像而形成第二放大像用的、具有正的折射能力的第二投影光学单元的二个透镜组构成。
通过分成第一投影光学单元和第二投影光学单元，整体透镜个数增加，可以缩短第二投影透镜和第一放大像的距离。因此即使扩大第二投影光学单元的角度，也可防止第二投影光学单元尺寸增大。
现在利用图2，说明结合第一投影光学单元和第二投影光学单元时的问题。后面，说明具体的投影光学单元的数值。第一投影光学单元的实施例1放大率为3倍，第二投影光学单元的实施例的放大率为27倍。从照明光学系统向第一投影光学单元的入射光束的F值为F 2.67，从第一投影光学单元射出的光束的F值为F8。即：入射至第一投影光学单元锥角为±10.6°的光束，在从第一投影光学单元射出后，成为锥角为±3.6°的光束。光束角度小时。第一投影光学单元和第二投影光学单元的瞳孔位置偏移，困此光束量大大变差。如果瞳孔位置偏移，将使瞳孔直径变化。为了实质上估计瞳孔重叠/或偏移量，要进行固定瞳孔位置，进行角度偏差和移动瞳孔的估计。
在图2中，以第一投影光学单元的瞳孔直径作为圆1，以第二投影光学单元的瞳孔直径作为圆2。这时，圆1用数式1。圆2用数式2表示。
(数式1)x2+y2＝r2
(数式2)x2+(y-δ)2＝r2
圆1和圆2的重合面积，通过在二个圆的交点(为x0)的范围内，将用数式3表示的圆1的上侧和用数式4表示的圆2的下侧的差积分而求出。
(数式3)
(数式4)
由于积分式使用下式数式5求出，求出相对于瞳孔一致时的面积S。＝πr2的比率。另外，x0为数式1和数式2的交点，可用用下述数式6求出。
(数式5)
(数式6)：
例如，δ/r＝0.1时，S/S0＝93.6％；当δ/r＝0.2时，S/S0＝87.3％
另一方面，在F8的情况下，tanθ＝1/(2F)＝0.00625；当取角度偏差为0.1度时，tanθ＝0.00175。在这种情况下，δ/r＝0.00175/0.00625＝0.028，S/S0＝98.2％。
在角度偏差为0.2度的情况下，也可以这样计算，tanθ＝0.00349。在这种情况下，δ/r＝0.00349/0.00625＝0.056，S/S0＝96.4％。另一方面，在1度时，δ/r＝0.279，S/S0＝82.3％。即：在第一放大像侧，F值比在图像显示元件侧大，由角度偏差引起的光量减少大。
以下，利用具体的数值(透镜数据)，说明本发明的第一投影光学单元和第二投影光学单元的实施例。
首先，说明第一投影光学单元的具体的数值实施例。
(实施例1-1)
利用图3-图12和表1，说明第一投影光学单元的实施例1。
表1
| 面序号 | 曲率半径 | 面间距离 | 玻璃材料 |
| 物面 | ∞ | 6.528 | |
| 1 | ∞ | 31.342 | BSC7_HOYA |
| 2 | ∞ | 7.33 | |
| 3 | 190.8 | 6.1 | TAF3_HOYA |
| 4 | -55.5 | 0.2 | |
| 5 | 67.059 | 3.29 | TAF3_HOYA |
| 6 | 382.4 | 0.2 | |
| 7 | 34.8 | 3.61 | TAF3_HOYA |
| 8 | 60.172 | 9.7 | |
| 9 | -268.57 | 1 | EFD8_HOYA |
| 10 | 42.27 | 8.3 | |
| 11 | -439.45 | 0.8 | EFD8_HOYA |
| 12 | 17.976 | 3.02 | FCD1_HOYA |
| 13 | -40 | 0.2 | |
| 14(孔径光阑) | 21.115 | 3.85 | BACD18_HOYA |
| 15 | 84.8 | 14.14 | |
| 16 | 50.616 | 6.92 | EFD4_HOYA |
| 17 | 25.943 | 9.39 | |
| 18 | -11.008 | 1.8 | FCD1_HOYA |
| 19 | 605.74 | 7.86 | |
| 20 | -72.6 | 14.58 | TAF3_HOYA |
| 21 | -28.1 | 0.2 | |
| 22 | 65.31 | 14.71 | TAF3_HOYA |
| 23 | 264.92 | 34.82 | |
| 24 | -31.65 | 5.11 | PMMA |
| 25 | 31.113 | 5 | |
| 第一次像面 | ∞ | 0 |
| 面序号 | K | A | B | C | D | E |
| 24 | 0 | 2.6583E-05 | -7.3374E-08 | 1.4933E-10 | -1.3814E-13 | 5.4234E-17 |
| 25 | 0 | 3.7074E-05 | -1.1429E-07 | 2.2442E-10 | -2.0717E-13 | 8.0805E-17 |
图3为第一投影光学单元的结构图和光线图。从图像显示元件，以远心的状态射出的光束，在第一放大像侧，按远心方式成像。
表1表示透镜数据，面序号是以物面为0，顺序从第一面至第25面按像面的顺序列出。在曲率中心位于光轴右侧的情况下，曲率半径为正，相反的情况下，为负值。面间距离是指从透镜面至下一个透镜面的光轴上的距离。
另外，第24面和第25面为非球面，用下述的非球面式表示。其非球面系数的值在表中标出。
图4-图7表示实施例1的像差的情况。图4为波长为650nm，550nm和450nm的光线合成后的白色光线的像差图，同时表示了色像差的情况。图5为波长为650nm的红色光线的像差图，图6为波长为550nm的绿色光线的像差图。图7为波长为450mm的蓝色光线的像差图。单位为0.05mm，可得到良好的像差校正情况。
图8为实施例1的非点像差和畸变率的图。畸变率最大为0.1％，显示了良好的值。
图9-图12为实施例1的光斑图。图9为波长650nm、550nm和450nm的光线合成后的白色光线的光斑图，同时表示了色像差的情况。图10为波长为650nm的红色光线的光斑图，图11为波长为550nm的绿色光线的光斑图。图12为波长为450nm的蓝色光线的光斑图。单位为0.1mm，可得到良好的像差校正情况。
另外，本发明的投影型图像显示装置可将红色用图像显示元件、绿色用图像显示元件和蓝色用图像显示元件独立地调整至最优位置。上述光斑图表示在最优位置的光斑。
(实施例1-2)
利用图13-图22和表2，说明本发明的第一投影光学单元的实施例2
表2
| 面序号 | 曲率半径 | 面间距离 | 硝材 |
| 物面 | ∞(板面) | 6.528 | |
| 1 | ∞ | 31.342 | BSC7_HOYA |
| 2 | ∞ | 7.33 | |
| 3 | 176.2237 | 6.1 | TAF3_HOYA |
| 4 | -46.36 | 0.2 | |
| 5 | 36.3345 | 3.99 | TAF3_HOYA |
| 6 | 106.5 | 0.2 | |
| 7 | 58.895 | 2.82 | TAF3_HOYA |
| 8 | 65.436 | 6.87 | |
| 9 | -79.8273 | 1 | EFD8_HOYA |
| 10 | 297.8 | 9.88 | |
| 11 | -102.38 | 0.8 | EFD8_HOYA |
| 12 | 15.9636 | 3.02 | FCD1_HOYA |
| 13 | -32.73 | 0.2 | |
| 14(孔径光阑面) | 18.6502 | 3.85 | BACD18_HOYA |
| 15 | 31.1066 | 17.97 | |
| 16 | 23.91 | 7.5 | EFD4_HOYA |
| 17 | 19.5 | 7.54 | |
| 18 | -11.25378321 | 1.8 | FCD1_HOYA |
| 19 | 217.36 | 11.35 | |
| 20 | -75 | 13.47 | TAF3_HOYA |
| 21 | -30.6814 | 0.2 | |
| 22 | 57.0473 | 11.85 | TAF3_HOYA |
| 23 | 305.5642 | 22.95 | |
| 24 | -37.4072 | 3.5 | PMMA |
| 25 | -48.9025 | 7.876 | |
| 第一次像面 | ∞(像面) | 0 |
| 面序号 | K | A | B | C | D | E |
| 24 | 0 | 3.4526E-05 | -3.6247E-08 | 3.3065E-11 | -1.4755E-14 | 3.6803E-18 |
| 25 | 0 | 3.5425E-05 | -5.1937E-08 | 8.6015E-11 | -9.3416E-14 | 5.0304E-17 |
图13为本发明第一投影光学单元的实施例2的结构图和光线图。从图像显示元件以远心的状态射出的光束，在第一放大像侧，按远心方式成像。
表2表示透镜数据，面序号是以物面为0，顺序从第一面至第25面按像面的顺序列出。在曲率中心位于光轴右侧的情况下，曲率半径为正，相反的情况下，为负值。面间距离是指从透镜面至下一个透镜面的光轴上的距离。
另外，第24面和第25面为非球面，用下述的非球面式表示。其非球面系数的值在表2中标出。
图14-图17表示实施例2的像差图。图14为波长为650nm、550nm和450nm的光线合成后的白色光线的像素图，用时表示了色像差的情况。图15为波长为650nm的红色光线的像差图，图16为波长为550nm的绿色光线的像差图。图17为波长为450nm的蓝色光线的像差图。单位为0.05mm，可得到良好的像差校正情况。
图18为实施例2的非点像差和畸变率的图。畸变率最大为0.1％，显示了良好的值。
图19-图22为实施例2的光斑图。图19为波长650nm、550nm和450nm的光线合成后的白色光线的光斑图，同时表示了色像差的情况。图20为波长为650nm的红色光线的光斑图，图21为波长为550nm的绿色光线的光斑图。图22为波长为450nm的蓝色光线的光斑图。单位为0.1mm，可得到良好的像差校正情况。
另外，本发明的投影型图像显示装置可将红色用图像显示元件、绿色用图像显示元件和蓝色用图像显示元件独立地调整至最优位置。上述光斑图表示在最优位置的光斑。
(实施例1-3)
利用图23-图32和表3，说明第一投影光学单元的实施例3。
表3
| 面序号 | 曲率半径 | 面间距离 | 玻璃材料 |
| 物面 | ∞ | 6.5280 | |
| 1 | ∞ | 31.342 | BSC7_HOYA |
| 2 | ∞ | 7.33 | |
| 3 | 127.7052 | 6.1 | TAF3_HOYA |
| 4 | -49.5508 | 0.2 | |
| 5 | 34.2747 | 4.1764 | TAF3_HOYA |
| 6 | 104.1570 | 0.2 | |
| 7 | 31.6237 | 5.7931 | TAF3_HOYA |
| 8 | 34.6721 | 5.1651 | |
| 9 | 741.7637 | 1.8 | EFD8_HOYA |
| 10 | 32.1716 | 5.8572 | |
| 11 | -33.5433 | 0.5618 | EFD8_HOYA |
| 12 | 15.4628 | 2.7796 | FCD1_HOYA |
| 13 | -27.3183 | 0.2 | |
| 14(孔径光阑) | 21.1404 | 3.85 | BACD18_HOYA |
| 15 | 302.9889 | 16.0096 | |
| 16 | 28.3531 | 6.6145 | EFD4_HOYA |
| 17 | 22.6032 | 6.9384 | |
| 18 | -11.3689 | 1.8 | FCD1_HOYA |
| 19 | 212.0065 | 10.5911 | |
| 20 | -89.0163 | 12.8067 | TAF3_HOYA |
| 21 | -31.2439 | 0.2 | |
| 22 | 59.1155 | 10.4768 | TAF3_HOYA |
| 23 | 256.4774 | 32.9590 | |
| 24 | -38.0308 | 3.5 | PMMA |
| 25 | -35.1510 | 6.2208 | |
| 第一放大像面 | ∞(像面) | 0 |
| 面序号 | K | A | B | C | D | E |
| 24 | 0 | 2.9332E-05 | -3.1299E-08 | 3.7631E-11 | -2.2287E-14 | 4.7490E-18 |
| 25 | 0 | 3.6927E-05 | -4.4805E-08 | 5.1104E-11 | -1.8533E-14 | -1.4722E-18 |
图23是本发明的第一投影光学单元的实施例3的结构图和光线图。从图像显示元件，以远心的状态射出的光束，在第一放大像侧，按远心方式成像。
表3表示透镜数据，面序号是以物面为0，顺序从第一面至第25个面按像面的顺序列出。在曲率中心位于光轴右侧的情况下，曲率半径为正，相反的情况下，为负值。面间距离是指从透镜面至下一个透镜面的光轴上的距离。
另外，第24面和第25面为非球面，用下述的非球面式表示。其非球面系数的值在表3中标出。
图24-图27表示实施例3的像差的情况。图24为波长为650nm、550nm和450nm的光线合成后的白色光线的像差图，同时表示了色像差的情况。图25为波长为650nm的红色光线的像差图，图26为波长为550nm的绿色光线的像差图。图27为波长为450mm的蓝色光线的像差图。单位为0.05mm，可得到良好的像差校正情况。
图28为实施例3的非点像差和畸变率的图。畸变率最大为0.1％，显示了良好的值。
图29-图32为实施例3的光斑图。图29为波长650nm、550nm和450nm的光线合成后的白色光线的光斑图，同时表示了色像差的情况。图30为波长为650nm的红色光线的光斑图，图31为波长为550nm的绿色光线的光斑图。图32为波长为450nm的蓝色光线的光斑图。单位为0.1mm，可得到良好的像差校正情况。
另外，本发明的投影型图像显示装置可将红色用图像显示元件、绿色用图像显示元件和蓝色用图像显示元件独立地调整至最优位置。上述光斑图表示在最优位置的光斑。
另外，在说明的各个数值实施例中，当从图像显示元件侧顺序用L1-L13表示透镜时，作为凹透镜的L10的焦点距离f凹和作为凸透镜的L11-L12的焦点距离f凸的焦点距离，以透镜的整体长度L进行标准化，为以下的值。
实施例1f凹/L＝-0.108，f凸/L＝0.160
实施例2f凹/L＝-0.113，f凸/L＝0.172
实施例3f凹/L＝-0.114，f凸/L＝0.174。
其次利用具体的数值(透镜数据)，说明本发明的第二投影光学单元的实施例.
(实施例2-1)
图33-42表示本发明的第二投影光学单元。以下，利用附图说明。对于图33-42，根据表4-12所示的数据可理解为与图33同样，因此省略其说明，以图33为主进行说明。
图33所示的第二投影光学单元为从其左侧入射，将从第一投影光学单元来的第一放大像再次放大的装置。即：本发明的投影光学单元利用第一和第二透镜单元，分二阶段放大由液晶板等显示的图像。在第二投影光学单元中，如果利用下述所述的透镜数据进行光学计算，可确认该第二投影光学单元具有良好的光学性能。
表4
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 151.43541 | 4.5 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 41.1067 | 8.57 | 1 | - |
| 4 | 55.732 | 2 | 1.804 | 46.5 |
| 5 | 23 | 19.92 | 1 | - |
| 6 | -41.105 | 4 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 89.12 | 5.02 | 1 | - |
| 8 | 324.7 | 10.5 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -40.49 | 7.58 | 1 | - |
| 10 | -24.0383 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -26.22955 | 4.91 | 1 | - |
| 12 | 46.6 | 8 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | -550 | 31.98 | 1 | - |
| 14 | 292 | 3.72 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | -128.16 | 4.59 | 1 | - |
| 16 | 51 | 8.83 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -24.397 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 51.75 | 1 | 1 | - |
| 19 | 44.4 | 9.34 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -56.84 | 3.29 | 1 | - |
| 21 | -23.11699 | 4.25 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | -23.67003 | 8.74 | 1 | - |
| 23 | -28.03851 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -39.44504 | 7.4 | 1 | - |
| 25 | 519.1 | 14.5 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -57.15 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表5
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 89.321 | 4.5 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 37.603 | 10.055 | 1 | - |
| 4 | 47.306 | 2 | 1.804 | 46.5 |
| 5 | 22.79 | 19.167 | 1 | - |
| 6 | -129.17 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 40.204 | 13.969 | 1 | - |
| 8 | -699.91 | 6.78 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -43.006 | 6.559 | 1 | - |
| 10 | -25.482 | 4.623 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -33.435 | 3.076 | 1 | - |
| 12 | 51.141 | 8 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | -119.455 | 31.336 | 1 | - |
| 14 | 91.47 | 4.764 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | 128.458 | 3.522 | 1 | - |
| 16 | 36.118 | 10.542 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -21.518 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 89.257 | 1.969 | 1 | - |
| 19 | 51.705 | 8.01 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -102.338 | 3.795 | 1 | - |
| 21 | -28.178 | 4.155 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | -25.14 | 4.867 | 1 | - |
| 23 | -30.384 | 4.58 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -48.312 | 10.231 | 1 | - |
| 25 | 445.05 | 14.5 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -59.275 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表6
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 94.38 | 4.57 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 36.488 | 8.539 | 1 | - |
| 4 | 39.735 | 2 | 1.804 | 46.5 |
| 5 | 21.85 | 20.884 | 1 | - |
| 6 | -79.427 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 50.748 | 13.773 | 1 | - |
| 8 | -143.365 | 7.961 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -36.82 | 7.124 | 1 | - |
| 10 | -24.37 | 4.827 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -25.836 | 0.5 | 1 | - |
| 12 | 35.112 | 7.823 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | 126.183 | 30.929 | 1 | - |
| 14 | 97.719 | 3.395 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | 290.128 | 4.685 | 1 | - |
| 16 | 54.715 | 9.799 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -21.399 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 101.576 | 1 | 1 | - |
| 19 | 49.763 | 10.27 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -52.498 | 2.249 | 1 | - |
| 21 | -26.914 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | -26.387 | 10.249 | 1 | - |
| 23 | -27.334 | 4.722 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -41.9 | 6.798 | 1 | - |
| 25 | 752.495 | 14.5 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -57.145 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表7
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 96.272 | 4.5 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 38.887 | 8.964 | 1 | - |
| 4 | 43.795 | 2 | 1.804 | 46.5 |
| 5 | 22.338 | 20.468 | 1 | - |
| 6 | -71.685 | 3.071 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 58.915 | 13.317 | 1 | - |
| 8 | -169.272 | 8 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -39.983 | 7.921 | 1 | - |
| 10 | -23.879 | 4.291 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -25.361 | 0.5 | 1 | - |
| 12 | 38.048 | 7.315 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | 256.247 | 32.33 | 1 | - |
| 14 | 126.489 | 3.501 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | -3032.738 | 3.95 | 1 | - |
| 16 | 51.373 | 9.554 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -21.857 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 74.129 | 1 | 1 | - |
| 19 | 49.476 | 10.506 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -42.937 | 2.409 | 1 | - |
| 21 | -27.249 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | -29.701 | 7.318 | 1 | - |
| 23 | -22.92 | 4.506 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -33.036 | 8.325 | 1 | - |
| 25 | 551.053 | 14.5 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -58.234 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表8
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 113.93 | 4.5 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 45.093 | 8.109 | 1 | - |
| 4 | 51.033 | 2 | 1.804 | 46.5 |
| 5 | 21.942 | 21.95 | 1 | - |
| 6 | -51.995 | 4 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 103.239 | 11.853 | 1 | - |
| 8 | -525.77 | 9.145 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -40.819 | 7.066 | 1 | - |
| 10 | -26.4 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -27.754 | 0.5 | 1 | - |
| 12 | 36.254 | 6.799 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | 119.678 | 32.821 | 1 | - |
| 14 | 179.013 | 3.814 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | -185.608 | 1.768 | 1 | - |
| 16 | 53.59 | 9.155 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -23.188 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 57.622 | 1 | 1 | - |
| 19 | 48.5 | 9.393 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -50.839 | 3.994 | 1 | - |
| 21 | -27.136 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | -30.891 | 11.245 | 1 | - |
| 23 | -26.713 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -31.129 | 5.302 | 1 | - |
| 25 | 1923.53 | 14.5 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -55.452 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表9
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 143.925 | 4.5 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 43.474 | 7.197 | 1 | - |
| 4 | 50.672 | 2 | 1.804 | 46.5 |
| 5 | 22.327 | 21.899 | 1 | - |
| 6 | -46.727 | 2.746 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 94.009 | 9.626 | 1 | - |
| 8 | 389.86 | 11.056 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -39.949 | 6.772 | 1 | - |
| 10 | -27.861 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -29.255 | 3.433 | 1 | - |
| 12 | 37.245 | 6.448 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | 119.956 | 32.923 | 1 | - |
| 14 | 306.709 | 3.884 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | -113.027 | 1.318 | 1 | - |
| 16 | 61.97 | 8.832 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -22.669 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 62.974 | 1 | 1 | - |
| 19 | 46.069 | 9.72 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -49.622 | 2.796 | 1 | - |
| 21 | -26.699 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | -31.09 | 9.238 | 1 | - |
| 23 | -25.858 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -31.863 | 9.113 | 1 | - |
| 25 | 719.259 | 14.5 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -57.284 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表10
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 136.746 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 40.121 | 2.48 | 1 | - |
| 4 | 35.297 | 2 | 1.816 | 46.6 |
| 5 | 23.305 | 24.305 | 1 | - |
| 6 | -79.026 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 35.805 | 10.617 | 1 | - |
| 8 | 666.731 | 8.724 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -39.205 | 4.712 | 1 | - |
| 10 | -30.553 | 4.875 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -36.63 | 15.682 | 1 | - |
| 12 | 66.376 | 8 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | -76.974 | 30.054 | 1 | - |
| 14 | 112.963 | 3.411 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | 555.875 | 1.61 | 1 | - |
| 16 | 59.77 | 8.285 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -21.498 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 53.871 | 1 | 1 | - |
| 19 | 46.012 | 8.992 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -53.112 | 2.605 | 1 | - |
| 21 | -25.52 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | -32.492 | 14.213 | 1 | - |
| 23 | -41.591 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -39.263 | 2.603 | 1 | - |
| 25 | 264.351 | 12.915 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -74.144 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表11
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 107.53 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 33.362 | 15.688 | 1 | - |
| 4 | 44.967 | 2 | 1.816 | 46.6 |
| 5 | 20.233 | 21.647 | 1 | - |
| 6 | -55.919 | 4 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 55.019 | 3.687 | 1 | - |
| 8 | 151.307 | 9.724 | 1.699 | 30.1 |
| 9 | -33.547 | 3.766 | 1 | - |
| 10 | -29.697 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -37.675 | 1.896 | 1 | - |
| 12 | 41.345 | 6.171 | 1.697 | 55.5 |
| 13 | 50488.451 | 31.142 | 1 | - |
| 14 | 53.4 | 3.805 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | 189.029 | 4.721 | 1 | - |
| 16 | 60.669 | 8.982 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -21.111 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 56.435 | 1 | 1 | - |
| 19 | 45.623 | 9.622 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -54.328 | 0.5 | 1 | - |
| 21 | -161.376 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | 5879.089 | 16.449 | 1 | - |
| 23 | -55.002 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -58.343 | 2.158 | 1 | - |
| 25 | 1113.132 | 14.041 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -58.123 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表12
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 107.697 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 34.176 | 13.434 | 1 | - |
| 4 | 58.628 | 2 | 1.816 | 46.6 |
| 5 | 22.741 | 20.847 | 1 | - |
| 6 | -41.577 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 74.865 | 3.59 | 1 | - |
| 8 | 189.577 | 11.314 | 1.702 | 34.6 |
| 9 | -37.603 | 3.582 | 1 | - |
| 10 | -30.045 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -37.921 | 0.5 | 1 | - |
| 12 | 56.028 | 9.027 | 1.74 | 50 |
| 13 | -132.433 | 32.399 | 1 | - |
| 14 | 237.475 | 3.615 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | -78.584 | 7.141 | 1 | - |
| 16 | 137.917 | 7.227 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -19.111 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 67.721 | 1.104 | 1 | - |
| 19 | 48.947 | 9.502 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -39.443 | 0.5 | 1 | - |
| 21 | 260.671 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | 61.197 | 6.717 | 1 | - |
| 23 | -184.323 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -101.106 | 14.412 | 1 | - |
| 25 | 174.931 | 13.09 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -82.338 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表13
| 表面 | Rd | TH | nd | vd |
| 1 | 无限大 | 596 | ||
| 2 | 99.811 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 3 | 34.003 | 14.034 | 1 | - |
| 4 | 48.218 | 2 | 1.816 | 46.6 |
| 5 | 22.314 | 20.907 | 1 | - |
| 6 | -41.696 | 7.459 | 1.847 | 23.8 |
| 7 | 56.843 | 3.629 | 1 | - |
| 8 | 170.607 | 8.178 | 1.828 | 33.8 |
| 9 | -64.265 | 0.979 | 1 | - |
| 10 | 286.843 | 5 | 1.492 | 57.9 |
| 11 | -210.251 | 2.792 | 1 | - |
| 12 | 65.577 | 8.616 | 1.813 | 35.9 |
| 13 | -111.102 | 30.904 | 1 | - |
| 14 | 354.585 | 4.377 | 1.847 | 23.8 |
| 15 | -61.589 | 3.012 | 1 | - |
| 16 | 162.902 | 7.707 | 1.497 | 81.6 |
| 17 | -19.031 | 2 | 1.847 | 23.8 |
| 18 | 54.095 | 1 | 1 | - |
| 19 | 56.209 | 7.531 | 1.497 | 81.6 |
| 20 | -43.366 | 4.063 | 1 | - |
| 21 | 94.473 | 4 | 1.492 | 57.9 |
| 22 | 48.444 | 5.239 | 1 | - |
| 23 | 1172.561 | 5.454 | 1.492 | 57.9 |
| 24 | -109.747 | 14.491 | 1 | - |
| 25 | 177.551 | 12.628 | 1.847 | 23.8 |
| 26 | -87.026 | 5 | 1 | - |
| 27 | 无限大 | - | - | - |
表14
| 数据1 | 数据2 | 数据3 | 数据4 | 数据5 | |
| f<sub>0</sub>/f<sub>1</sub> | -1.887 | -1.627 | -1.592 | -1.565 | -1.602 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>2</sub> | 0.684 | 0.633 | 0.635 | 0.630 | 0.635 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>3</sub> | 0.385 | 0.370 | 0.382 | 0.382 | 0.396 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>11</sub> | -0.198 | -0.170 | -0.187 | -0.170 | -0.149 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>12</sub> | -0.462 | -0.409 | -0.365 | -0.393 | -0.470 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>13</sub> | -0.708 | -0.647 | -0.642 | -0.617 | -0.577 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>21</sub> | 0.444 | 0.343 | 0.325 | 0.306 | 0.356 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>22</sub> | -0.010 | -0.086 | 0.002 | -0.001 | 0.005 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>23</sub> | 0.373 | 0.443 | 0.344 | 0.367 | 0.321 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>31</sub> | 0.220 | 0.066 | 0.135 | 0.162 | 0.215 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>32</sub> | -0.091 | -0.026 | -0.150 | -0.128 | -0.119 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>33</sub> | -0.481 | -0.405 | -0.388 | -0.431 | -0.469 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>34</sub> | 0.446 | 0.330 | 0.436 | 0.482 | 0.450 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>35</sub> | 0.018 | 0.071 | 0.030 | -0.016 | -0.033 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>36</sub> | -0.100 | -0.127 | -0.129 | -0.130 | -0.038 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>37</sub> | 0.377 | 0.372 | 0.368 | 0.371 | 0.365 |
| T<sub>2-3</sub> | 31.980 | 31.336 | 30.929 | 32.330 | 32.821 |
| D<sub>30</sub>/2 | 11.000 | 10.713 | 10.880 | 10.982 | 11.000 |
| D<sub>21</sub>/2 | 15.000 | 14.924 | 15.000 | 15.102 | 15.015 |
| (D<sub>30</sub>+D<sub>21</sub>)/2 | 26.000 | 25.638 | 25.880 | 26.084 | 26.015 |
| f<sub>L22L23</sub> | -51.151 | -102.625 | -69.193 | -60.959 | -52.115 |
| S1曲率变化点 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| S2曲率变化点 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| S10曲率变化点 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| S11曲率变化点 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| S21曲率变化点 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| S21曲率变化点 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| S23曲率变化点 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 |
| S24曲率变化点 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 |
表15
| 数据6 | 数据7 | 数据8 | 数据9 | 数据10 | |
| f<sub>0</sub>/f<sub>1</sub> | -1.726 | -1.667 | -2.201 | -2.147 | -2.249 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>2</sub> | 0.658 | 0.633 | 0.793 | 0.789 | 0.850 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>3</sub> | 0.396 | 0.364 | 0.360 | 0.373 | 0.379 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>11</sub> | -0.180 | -0.197 | -0.231 | -0.223 | -0.216 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>12</sub> | -0.452 | -0.255 | -0.495 | -0.496 | -0.440 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>13</sub> | -0.636 | -0.804 | -0.722 | -0.742 | -0.848 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>21</sub> | 0.426 | 0.419 | 0.557 | 0.508 | 0.405 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>22</sub> | 0.004 | -0.045 | -0.064 | -0.065 | 0.093 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>23</sub> | 0.308 | 0.442 | 0.390 | 0.426 | 0.448 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>31</sub> | 0.237 | 0.139 | 0.268 | 0.332 | 0.374 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>32</sub> | -0.159 | -0.171 | -0.180 | -0.338 | -0.354 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>33</sub> | -0.453 | -0.502 | -0.497 | -0.484 | -0.536 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>34</sub> | 0.465 | 0.452 | 0.449 | 0.507 | 0.458 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>35</sub> | -0.042 | -0.077 | -0.072 | -0.141 | -0.111 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>36</sub> | -0.060 | 0.025 | -0.007 | 0.052 | 0.113 |
| f<sub>0</sub>/f<sub>37</sub> | 0.368 | 0.334 | 0.355 | 0.343 | 0.330 |
| T<sub>2-3</sub> | 32.923 | 30.054 | 31.142 | 32.399 | 30.904 |
| D<sub>30</sub>/2 | 11.000 | 10.899 | 11.000 | 8.063 | 8.062 |
| D<sub>21</sub>/2 | 15.000 | 15.000 | 15.013 | 21.022 | 20.953 |
| (D<sub>30</sub>+D<sub>21</sub>)/2 | 26.000 | 25.899 | 26.013 | 29.086 | 29.015 |
| f<sub>L22L23</sub> | -50.295 | -44.154 | -44.895 | -36.746 | -32.173 |
| S1曲率变化点 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| S2曲率变化点 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| S10曲率变化点 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| S11曲率变化点 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| S21曲率变化点 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| S21曲率变化点 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| S23曲率变化点 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| S24曲率变化点 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
其次，利用图43-55，说明组合第一投影光学单元的实施例1和第二投影光学单元的实施例1的投影光学系统的例子。
图43为投影光学系统的结构图，它使第一投影光学单元，相对于在YZ截面上的第一投影光学单元偏心9.8nm。这样，可以实现从屏幕背面投影图像用的显示装置结构紧凑的合适的布局。
图44为物点说明图。由于使第一投影光学单元和第二投影光学单元偏心的结果、转动不对称，因此以图像显示元件的上下左右的点和途中的点作为物点。
图45-48为本发明的投影光学系统的像差图。图45为合成波长为650nm、550nm和450nm的光线后的白色光线的像差图，同时表示色像差的情况。图46为波长为650nm的红色光线的像差图，图47为波长为550nm的绿色光线的像差图，图48为波长为450nm的蓝色光线的像差图。单位为0.05mm，像差校正良好。
图49-51为本发明的投影光学系统产生的畸变像差的说明图。
图49为在Y轴方向的上下表示通常的畸变的图。为了第一投影光学单元与偏心的第二投影光学单元比较，进行第一投影光学单元相对于像高的显示，进行第二投影光学单元相对于物体高度的显示。如图49所示，在YZ截面上，也可以错开9.8mm比较。在YZ截面以外，必需用离第一投影光学单元的光轴和第二投影光学单元的光轴的距离换算。图50为换算图。图51为电视显示畸变像差的说明图。在计算值中，以线①②为基准，则可实现线④⑤为0.02％的非常小的值；以线①②为基准，可实现线⑦⑧为0.01％的非常小的值；以线①③为基准，可实现线②⑤为-0.02％的非常小的值；以线①⑦为基准，可实现线②⑧为0.02％的非常小的值。
另外，实际的畸变测定，是使与TV框对应的矩形框变形来进行的。具体地是，Y方向用相对于左右纵线的平均值的中央纵线定义。因此，与线④⑦对应的线为线⑤⑧，由于相当于现有的-0.02％和0.02％的平均值，因此可以为更小的值。X方向，由于是以相对于上下横线的平均值的中央横线定义，其值与现有说明的计算值相等。
图52-55为本发明的投影光学系统的光斑图。图52为同时合成波长为650nm、550nm和450nm的光线后的白色光线的光斑图，同时表示色像差的情况。图53为波长为650nm的红色光线的光斑图，图54为波长为550nm的绿色光线的光斑图，图55为波长为450nm的蓝色光线的光斑图。单位为0.1mm，像差修正良好。
另外，本发明的投影型图像显示装置可将红色用的图像显示元件、绿色用的图像显示元件和蓝色用的图像显示元件独立地调整至最优位置。上述光斑图为表示在最优位置的光斑的图。
如上所述，将第一投影光学单元和第二投影光学单元组合，具有良好的光学特性。
然而，在本发明的第一投影光学单元中，规定F值的孔径光阑，与通常的透镜同样配置。为了得出给定的周边照度比(开口效率)，第二投影光学单元必需确保与中心光束同等的周边光束。
因此，规定F值的孔径光阑，不配置在第二投影光学单元中。例如，可以与画面中央的光线配合配置孔径光阑，遮蔽画面周边的光线，或相反，与画面同边的光线配合配置孔径光阑而遮蔽画面中央的光线。
在第二投影光学单元的光学设计中，可将假想的孔径光阑设定在第二投影光学单元的瞳孔位置，这样来进行光学设计。实际上，在组合第一投影光学单元和第二投影光学单元后的系统中的光线图中，利用配置在第一投影光学单元上的孔径光阑，来规定透镜整体的F值。这样，在组合第一投影光学单元和第二投影光学单元，构成投影光学系统的情况下，将孔径光阑设在第一投影光学单元侧，这是本实施例的特征。
在第一次系的透镜光线图中，表示与对角0.7英寸相应的物体高度的光线。在第二次系透镜光线图中，表示将光轴偏移7∶1加在对角2.1英寸上的、与大约2.6英寸相应的物体高度的光线。在组合第一次系透镜和第二次系透镜后的投影光学系统中，由于以显示装置尺寸减薄为目的，构成光轴偏移后的非转动对称，它表示在YZ截面内的物点的光线。
另外，本发明的投影型光学单元210由于包含具有正的折射能力的第一透镜组和第二透镜组，它可以利用第一透镜组22，在物镜23附近，将由正交棱镜27合成的图像成像为倒立像(第一放大像)，再由第二透镜组将该倒立像作为正立像(第二放大像)投影在屏幕上。虽然在一般的投影型图像显示装置中，以屏幕状投影的投影像，相对于图像显示元件上的图像倒立，但在本发明中具有正立的特征。
在本发明的投影型平面图像显示装置中，使第二投影光学单元的光轴，例如在XZ平面上，相对于第一投影光学单元的光轴，在大略X轴的正方向上偏心。这样，可使从屏幕下端至底面的距离短，可实现紧凑化。另外，在缩短第二投影光学单元的投影距离的同时，向与上述相反一侧偏心，可实现紧凑的装置。
即：共用照明光学系统和第一投影光学单元，通过仅改变第二投影光学单元的投影距离或与第一投影光学单元的偏心量，可实现具有不同光学性能的装置。由于用最小限度的模具投资，可以实现装置机种的展开，因此开发效率好。
另外，例如通过在XZ平面上，使第二投影光学单元的光轴相对于第一投影光学单元的光轴向Z轴方向偏心，不需要将第二投影光学单元配置在屏幕画面的中央。这样，装置内部的布局自由度增加，因此，可以可实现装置的紧凑化。
另一方面，即使改变透过型液晶板的有效画面尺寸，当改变照明光学系统的一部分时，只需改变第一投影光学单元。还可在同一形式的装置中运用。因此，可实现装置的开发效率好的投影光学单元。
由第一投影光学单元得出的放大像的放大率因使用的图像显示元件的有效画面尺寸而不同，可以为2倍-7倍。由于可以将从第一投影光学单元至成像位置的距离抑制在最优范围内，而且第一和第二投影光学单元的透镜外形在可制造的范围内，因此，在2倍-5倍以内更好。
另外，在XZ平面上，使第二投影光学单元的光轴相对于第一投影光学单元的光轴偏心，适当选择该偏心量。这样，可以任意改变相对于透过型屏幕的偏心量。因此，即使是同一个画面尺寸，也可以自由变更装置的形式。大幅度提高设计的自由度。
以上，是就在本发明的照明光学系统中使用透过型液晶板的情况进行说明，即使在使用反射型液晶板作为图像显示元件的情况下，在图像合成后，也可以采用本发明的投影光学单元。
另外，本发明的投影光学单元不是仅限于背投式图像显示装置，在从屏幕前面投影的前面投影型图像显示装置中也可使用。
按照以上所述，采用本发明的投影光学单元，即使放大率高，也可使装置紧凑化所必要的超大视角化与高聚焦可以协调。即使将所使用的图像显示元件的有效画面尺寸改变，也可对应改变投影光学单元的一部分。因此，在使用这种结构的投影型彩色图像显示装置中，可以降低随着装置尺寸的开发和图像显示元件的有效显示区域的变更的机种研发的开发成本，这是现有所没有的大的优点。因此，采用本发明，可使装置紧凑化。
Claims (8)
1. 一种放大投影由图像显示元件显示的图像的投影光学单元，包括：
具有形成第一放大像的正的折射能力的第一投影光学单元；和
位于该第一投影光学单元的放大像侧，将由所述第一投影光学单元得到的第一放大像进一步放大而形成第二放大像的、具有正的折射能力的第二投影光学单元，
其特征为，所述第一放大像在比所述第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像，
该第一放大像的放大率M1比该第二放大像的放大率M2小，而且该第一投影光学单元包含规定该投影光学单元整体的F值的孔径光阑。
2. 如权利要求1所述的投影光学单元，其特征为，
通过使所述第二投影光学单元整体在其光轴方向移动，可以改变投影距离和投影尺寸。
3. 一种放大投影由图像显示元件显示的图像的投影光学单元，包括：
具有正的折射能力的第一投影光学单元；和
具有将由该第一投影光学单元得到的第一放大像进一步放大的正的折射能力的第二投影光学单元，
其特征为，所述第一投影光学单元，与图像显示元件侧和该第一放大像侧大致成远心关系，所述第一放大像在比第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像。
4. 一种放大投影由图像显示元件显示的图像的投影光学单元，包括：
具有正的折射能力的第一投影光学单元；和
具有将由该第一投影光学单元得到的第一放大像进一步放大的正的折射能力的第二投影光学单元，
其特征为，所述第二投影光学单元，与该第一放大像侧大致成远心关系，所述第一放大像在比第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像。
5. 一种投影型图像显示装置，它包括：
图像显示元件；和
在屏幕上投影放大由该图像显示元件显示的图像的投影光学单元，
所述投影光学单元配置在从所述图像显示元件至所述屏幕的光路之间，它包括：
用于形成第一放大像的、具有正的折射能力的第一投影光学单元；和位于该第一投影光学单元的放大像侧，将由所述第一投影光学单元得到的第一放大像进一步放大而形成第二放大像的、具有正的折射能力的第二投影光学单元；
其特征为，所述第一放大像在比所述第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像，
该第一放大像的放大率M1比该第二放大像的放大率M2小，而且该第一投影光学单元包含规定该投影光学单元全体的F值的孔径光阑。
6. 一种投影型图像显示装置，包括：
图像显示元件；
在屏幕上投影放大由该图像显示元件显示的图像的投影光学单元，
所述投影光学单元配置在从所述图像显示元件至所述屏幕的光路之间，包括：
具有正的折射能力的第一投影光学单元；和具有将由该第一投影光学单元得到的第一放大像进一步放大的正的折射能力的第二投影光学单元，
其特征为，所述第一投影光学单元，与图像显示元件侧和该第一放大像侧大致成远心关系，所述第一放大像在比第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像。
7. 一种投影型图像显示装置，它包括：
图像显示元件；和
在屏幕上投影放大由该图像显示元件显示的图像的投影光学单元，
所述投影光学单元配置在从所述图像显示元件至所述屏幕的光路之间，包括：
具有正的折射能力的第一投影光学单元；和具有将由该第一投影光学单元得到的第一放大像进一步放大的正的折射能力的第二投影光学单元；
其特征为，所述第二投影光学单元，与该第一放大像侧大致成远心关系，所述第一放大像在比第二投影光学单元还位于图像显示元件侧的位置处成像。
8. 如权利要求5所述的投影光学单元，其特征为，
使所述投影光学单元的光轴中心相对于所述屏幕中心偏心。
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