CN101256273A - 投影光学系统和图像投影装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种投影光学系统，该投影光学系统包括：配置成形成与第一图像共轭的第二图像的第一光学系统和配置成包括反射来自该第二图像的光的反射光学元件并在投影表面上投影与该第二图像共轭的第三图像的第二光学系统，其中所述第一光学系统具有其符号与所述第二光学系统的佩茨瓦尔和的符号相反的佩茨瓦尔和。

Description

投影光学系统和图像投影装置
技术领域
本发明涉及一种投影光学系统和图像投影装置。
背景技术
近年来，一种利用下述显示装置(下文中称为光阀)的放大投影系统已引起了人们的注意：在所述显示装置中，采用透射型或反射型点矩阵液晶和DMD(数字微镜装置)，并且所述显示装置放大并投影该光阀上显示的图像到屏幕上以便将图像显示为大图像。
然而，不容易在其生产过程中获得没有缺陷的大号液晶显示装置以便增大光阀本身的表面面积以用于投影大图像，并且即使获得没有缺陷的大号液晶显示装置，其也是相当昂贵的。
在这样的情况下，当利用诸如透射型(或反射型)液晶和DMD之类的光阀并放大和投影其上显示的图像时，屏幕的尺寸不受限制并且能获得非常大的图像。因此，图像放大投影装置(投影仪)已经被广泛地用于办公室、学校或家庭中。
但是，在实际利用投影仪的时候，放置投影仪的位置可能成为问题。
例如，当相对较小会议室内的几个人利用在办公室的前方投影图像的前投影型投影仪时，例如，由于投影图像的尺寸、投影距离、与PC的连接、适于舒适讨论的桌子的布局的原因，对放置投影仪的位置将具有较大的限制，并且可出现较低适用性的问题。同样，特别地，当展示材料被投影到投影仪并被说明时，展示人可能必须站在投影仪和屏幕之间。此时，展示人的影子将反射到屏幕上并将发生这样的问题，即观众不能看到投影的图像的一部分。
近来，已经逐渐研发了减少相对于大屏幕的投影距离的各种类型的装置。但是，例如，对于前投影型投影仪，在现有技术中，为了获得具有50-60英寸的对角线尺寸的图像，需要至少大约1m的投影距离，并且在这一距离，经常发生诸如展示人的影子投影到屏幕上的问题。
同样，已经提供了背投影型显示装置，即背投影仪，其中投影仪被包括在机壳中并且背投影呈现在设置在机壳前面的屏幕上以便使得能够从机壳前面侧观看放大的图像，并且为了实现其深度的降低，需要薄型投影仪。这里，即使对例如外壳中的平面镜进行几次折叠，装置自身的小型化仍受到限制，因此，日益需要减少光学系统的投影距离。
日本专利申请公开No.2002-040326公开了用于反射型成像光学系统的一种现有技术，其目的在于提供一种反射型成像光学系统，该反射型成像光学系统可以抑制成像光学系统的尺寸增加并实现宽视角。作为其实际的例子，提供一种具有四个(第一到第四)反射镜的反射型成像光学系统，其中第一反射镜具有凹面并且第二到第四反射镜是凸面。同样，各个反射镜中的至少一个反射镜形成自由形式表面(free-form surface)的形状以确保所需的投影性能。
日本专利申请公开No.2002-174853公开了一种与背投影型显示装置相关并限于背投影型显示装置的现有技术，其中已经减少了到屏幕的投影距离。这里提供一种减少装置深度方法的现有技术，例如，通过在从显示光学单元到背表面反射镜的光路中、以从显示光学单元一侧开始的凹面镜和凸面镜的顺序布置一对具有发散功能的凹面镜和凸面镜来减少投影距离。
日本已审查专利申请No.H06-091641公开了一种与视频投影仪相关的现有技术。该现有技术中描述的是一种试图提供一种薄型投影仪的背投影型视频投影仪，其中电视机的第一镜面形成为凸形。
上述现有技术的共同问题是利用包括自由形式表面的许多非球面来维持成像性能并实现宽视角，因此，必须保持各表面间距离的严格精度以及表面形状的精度。特别地，由于在包括日本专利申请公开No.2002-040326中的反射镜的类型中镜面精度误差的影响较大，所以在这些现有投影光学系统中设置相对较窄的公差是个问题。
同样，当仅由反射镜组成时，提供一种优点，即原则上不产生色差。另一方面，在通过结合多种颜色形成彩色图像的图像成像系统的情况下，必须插入诸如正交棱镜和菲利普棱镜的彩色结合棱镜，并且引起色差。因此，如果投影光学系统仅由反射镜组成，就会存在不能补偿色差的缺点。
因此，对于日本专利申请公开No.2004-061959中公开的投影光学系统、投影型图像显示装置及图像显示系统，投影光学系统中利用具有光焦度的透镜系统和多个反射面。因此，通过利用透镜系统能够补偿例如由彩色组合棱镜产生的色差。但是，在实际的例子中利用3-5个非球面镜并且其成本较高。同样，类似于上述公知的情况，需要将反射面的表面精度和位置精度设置得相当高，并且存在对光学系统组件的严格精度的问题。此外，由于成像元件发射的光束不是远心的(telecentric)，所以像平面处的亮度可能不是均匀的或者可能必须使彩色组合棱镜的膜的有效角度范围比从光阀发射的光的发散角宽，由此可能降低分离特性。
同样，对于日本专利申请公开No.2004-258620中公开的投影光学系统、放大投影光学系统、放大投影装置及图像投影装置，投影光学系统中利用具有光焦度的透镜系统和多个反射面。因为放大是利用一个旋转非球面反射面实现的，所以节约了成本，并且相对于日本专利申请公开No.2004-061959中公开的技术，组件的精度总体降低了。但是，因为在实际例子1-5中透镜系统是平行偏心的(parallel decentered)并且相对于实际例子1-5中的光轴倾斜，实施其定中心(centering)非常难。同样，实际例子6中利用透镜系统而不偏轴(decentering)，但是由于透镜构造，最接近屏幕的透镜的直径较大，并且自由形式表面被用于透镜，因此成本较高。更特别地，实际例子6中透镜系统是同轴系统，但是这里没有描述透镜系统和凹面镜之间的关系。此时，最后的透镜可能是具有自由形式表面的透镜或者其直径可能较大，这可能是成本增加的因素。
此外，在日本专利No.3727543中公开的图像显示装置中，通过在透镜部分中包含用来补偿反射部分的像面弯曲(field curvature)的透镜来消除整个系统的像面弯曲。其作为消除屏幕上的像面弯曲的方法是并不令人吃惊，这是因为其仅是没有在成像元件和屏幕间形成中间图像并且与常用透镜系统差别不大的系统。同样，由于涉及前光阑(front stop)，例如，只有DMD可被用作成像元件并且透射或反射型液晶不能被应用于成像元件。
在这种情况下，本发明人考虑提供一种其像面弯曲被减弱的投影光学系统。
同样，本发明人考虑提供一种图像投影装置，其包括其像面弯曲被减弱的投影光学系统。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种投影光学系统，包括：配置成形成与第一图像共轭的第二图像的第一光学系统和配置成包括反射来自该第二图像的光的反射光学元件并在投影表面上投影与该第二图像共轭的第三图像的第二光学系统，其中该第一光学系统具有佩茨瓦尔和(Petzval sum)，所述佩茨瓦尔和的符号与该第二光学系统的佩茨瓦尔和的符号相反。
根据本发明的另一个方面，提供一种投影光学系统，其中允许在共轭面A上显示图像信息的成像元件发射的多个光束倾斜地入射到共轭面B上以便在该共轭面B上形成由该成像元件形成的图像的放大的图像，其中该投影光学装置至少包括第一光学系统，第二光学系统，该第一光学系统和该多个光束通常会聚于其上的第二光学系统之间的该图像形成元件的中间图像，只由透射光束的透镜系统组成的该第一光学系统中的具有折射能力的光学系统，仅由该第一光学系统的折射能力形成该中间图像，该第二光学系统是包括用于反射光束并紧跟在该中间图像的后面的具有正折射能力的反射镜的反射光学系统，并且该第一光学系统被配置成补偿该第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量。
根据本发明的另一个方面，提供一种投影光学系统，其中允许在共轭面A上显示图像信息的成像元件发射的多个光束倾斜地入射到共轭面B上以便在该共轭面B上形成由该成像元件形成的图像的放大的图像，其中该投影光学装置至少包括第一光学系统，第二光学系统，该第一光学系统和该多个光束通常会聚于其上的第二光学系统之间的该成像元件的中间图像，由透射光束的透镜系统和相对于该第一光学系统的光轴旋转对称并具有负折射能力的反射镜组成的该第一光学系统中的具有折射能力的光学系统，该中间图像只由该第一光学系统的折射能力形成，该第二光学系统是包括反射光束并紧跟在该中间图像的后面的具有正折射能力的反射镜的反射光学系统，并且该第一光学系统被配置成补偿该第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量。
根据本发明的另一个方面，提供一种图像投影装置，其中安装有上述投影光学系统。
附图说明
图1是示出本发明实际例子1的示意图。
图2是实际例子1的第一光学系统的放大图。
图3是实际例子1的第一光学系统和第二光学系统的放大图。
图4是图1的系统的顶视图，即系统在x-z平面内的截面图。
图5是示出实际例子1中的最后一个共轭面B上的放大图像的畸变情况的示意图。
图6是示出实际例子1中最后一个共轭面B上的放大图像的分辨率性能的示意图。
图7是示出本发明实际例子2的示意图。
图8是本发明实际例子2的第一光学系统的放大图。
图9是示出在实际例子2中的最后一个共轭面B上的放大图像的畸变情况的示意图。
图10是示出关于在实际例子2中的最后一个共轭面B上的放大图像的分辨率性能的示意图。
图11是示出投影装置的示意图，其中该投影装置应用了投影光学系统。
图12是示出投影装置的示意图，其中该投影装置应用了投影光学系统。
图13是示出本发明的实际例子3的示意图。
图14是本发明实际例子3的第一光学系统的放大图。
图15是示出在实际例子3的最后一个共轭面B上的放大图像畸变情况的示意图。
图16是示出关于在实际例子3的最后一个共轭面B上的放大图像的分辨率性能的示意图。
图17是示出本发明的实际例子4的示意图。
图18是本发明实际例子4的第一光学系统的放大图。
图19是示出在实际例子4的最后一个共轭面B上的放大图像的畸变情况的示意图。
图20是示出关于在实际例子4的最后一个共轭面B上的放大图像的分辨率性能的示意图。
图21是示出本发明的实际例子5的示意图。
图22是本发明实际例子5的第一光学系统的放大图。
图23是示出在实际例子5的最后一个共轭面B上的放大图像畸变情况的示意图。
图24是示出关于在实际例子5的最后一个共轭面B上的放大图像分辨率性能的示意图。
图25是示出本发明的实际例子6的示意图。
图26是本发明实际例子6的第一光学系统的放大图。
图27是示出在实际例子6的最后一个共轭面B上的放大图像的畸变情况的示意图。
图28是示出关于在实际例子6的最后一个共轭面B上的放大图像的分辨率性能的示意图。
图29是示出本发明的实际例子7的示意图。
图30是本发明实际例子7的第一光学系统的放大图。
图31是示出在实际例子7的最后一个共轭面B上的放大图像的畸变情况的示意图。
图32是示出关于在实际例子7的最后一个共轭面B上的放大图像的分辨率性能的示意图。
图33是说明佩茨瓦尔和的示意图。
图34是示出佩茨瓦尔和与反射镜大小之间关系的示意图。
图35是示出本发明的实际例子8的示意图。
图36是本发明实际例子8的第一光学系统的放大图。
图37是示出在实际例子8的最后一个共轭面B上的放大图像畸变情况的示意图。
图38是示出关于在实际例子8的最后一个共轭面B上的放大图像的分辨率性能的示意图。
具体实施方式
接下来，将参考附图说明本发明的一些实施例。
本发明的第一实施例是一种投影光学系统，其中允许在共轭面A上显示图像信息的图像形成元件发射的多个光束倾斜地入射到共轭面B上以便在该共轭面B上形成由该图像形成元件形成的图像的放大的图像，其中该投影光学装置至少包括第一光学系统，第二光学系统，该第一光学系统和该多个光束通常会聚于其上的第二光学系统之间的该图像形成元件的中间图像，在仅由一个透射光束的透镜系统组成的第一光学系统中的具有折射能力的光学系统，该中间图像仅由该第一光学系统的折射能力形成，作为反射光学系统的该第二光学系统包括具有正折射率的反射镜，其反射镜光束并直接置于中间图像之后，并且该第一光学系统被配置成补偿该第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量。
根据本发明的第一实施例，由于第一光学系统补偿第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的佩茨瓦尔和分量，所以可以减少作为像平面的屏幕表面处的像面弯曲。因此，可以提高分辨率性能。
本发明的第二实施例是一种投影光学系统，其中允许在共轭面A上显示图像信息的图像形成元件发射的多个光束倾斜地入射到共轭面B上以便在该共轭面B上形成由该图像形成元件形成的图像的放大的图像，其中该投影光学系统至少包括第一光学系统，第二光学系统，该第一光学系统和该多个光束通常会聚于其上的第二光学系统之间的该图像形成元件的中间图像，由透射光束的透镜系统和相对于该第一光学系统的光轴旋转对称并具有负折射能力的反射镜组成的该第一光学系统中的具有折射能力的光学系统，该中间图像仅由该第一光学系统的折射能力形成，该第二光学系统是包括反射光束并紧跟在该中间图像的后面的具有正折射能力的反射镜的反射光学系统，并且该第一光学系统被配置成补偿该第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量。
根据本发明的第二实施例，由于第一光学系统补偿第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的佩茨瓦尔和分量，所以可以减少作为象平面的屏幕表面处的像面弯曲。因此，可以提高分辨率性能。
本发明的第三实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中第二光学系统内的具有正折射能力的反射镜的曲面具有使其曲率从其与第一光学系统的光轴的交点到其圆周逐渐变小的形状。
根据本发明的第三实施例，可以校正屏幕上的放大图像的畸变像差和像面弯曲。因此，可以提高分辨率性能。
本发明的第四实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中第二光学系统内的具有正折射能力的反射镜具有在图像形成元件的副轴方向和主轴方向间具有不同能力的变形(anamorphic)的和多项式自由形状表面。
根据本发明的第四实施例，可以增加设计自由度。因此，可以进一步提供像差校正能力和/或提高分辨率性能。
本发明的第五实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中第二光学系统内的具有正折射能力的反射镜具有旋转对称并且非球面形状的表面。
根据本发明的第五实施例，由于其形状是关于轴旋转对称的，因此可以容易地加工具有正折射能力的反射镜。因此，可以降低形状误差和/或可以降低加工时间，这将导致成本的降低。
本发明的第六实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中第一光学系统的透镜具有至少一个非球面形状的表面。
根据本发明的第六实施例，由于第一光学系统中利用非球面表面，因此可以提高关于放大的图像的分辨率性能。
本发明的第七实施例是根据本发明的第六实施例的投影光学系统，其中第一光学系统中的至少一个非球面表面定位在第三组内。
根据本发明的第七实施例，由于第一光学系统的第三组是这样的组，即，其中光束的视角在所有组中被最大地分开并且非球面表面被应用于该组，处于各自不同视角的光束可被独立地校正。因此，可以进一步提高放大图像的分辨率性能。
本发明的第八实施例是根据本发明的第七实施例的投影光学系统，其中第一光学系统的第三组中的至少一个非球面表面定位在具有正折射能力的透镜上。
根据本发明的第八实施例，由于第三组中的具有正折射能力的透镜是这样的透镜：在该透镜处，光束的视角在第三组中被充分地分开，处于各自不同视角的光束可被独立地校正。因此，可以进一步提高放大的图像的分辨率性能。
本发明的第九实施例是根据本发明的第六实施例的投影光学系统，其中第一光学系统中的至少一个非球面表面是最接近共轭面B的透镜系统的表面。
根据本发明的第九实施例，第三组中最接近共轭面B的表面被设置在这样的透镜上：在该透镜处，光束的视角在第三组中被最大地分开，处于各自不同视角的光束可被独立地校正。因此，可以进一步提高放大的图像的分辨率性能。
本发明的第十实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中中间图像相对于垂直于第一光学系统的光轴的表面弯曲和倾斜。
根据本发明的第十实施例，屏幕上放大的图像的像面弯曲可在物(中间图像)侧被反向校正。因此，可以提高分辨率性能。
本发明的第十一实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中投影光学系统从图像形成元件到可透射的折射光学系统的第一表面通常是远心的。
根据本发明的第十一实施例，由于图像形成元件发射的光束在整个视角上通常以相同的角度被引入第一光学系统，所以屏幕上放大的图像的亮度通常是均匀的。同样，当具有特定入射角特性的膜被布置在图像形成元件和第一光学系统之间时，只需要考虑引入角的范围。因此，可以降低入射角，这可导致成本降低。
本发明的第十二实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中反射镜被布置在第一光学系统的透镜之间。
根据本发明的第十二实施例，折迭反射镜被布置在第一光学系统的透镜之间。因此，图像形成元件到折迭反射镜之间的光路可在真空中折迭，从而可以减少光学系统的空间占有率。
本发明的第十三实施例是根据本发明的第一或第二实施例的投影光学系统，其中第一光学系统的佩茨瓦尔和分量是负的。
根据本发明的第十三实施例，由于第一光学系统的佩茨瓦尔和分量是负的，因此可以消除由第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜产生的像面弯曲。因此，可以提高分辨率性能。
本发明的第十四实施例是根据本发明的第十三实施例的投影光学系统，其中满足以下条件：
PTZ＜-0.0115
其中PTZ是第一光学系统的佩茨瓦尔和分量。
根据本发明的第十四实施例，由于第一光学系统的佩茨瓦尔和分量等于或小于-0.0115，所以当具有正折射能力的反射镜产生放大时，其可在中间图像上产生以便大大地校正以前产生的像面弯曲。因此，可以增加放大率和/或减少对应于物体的中间图像的大小。此外，还可以减少具有正折射能力的反射镜的大小。同样，可以提高分辨率性能。
本发明的第十五实施例是其中安装根据本发明第一到第十四实施例的任何一个的投影光学系统的图像投影装置。
根据本发明的第十五实施例，可以实现一种投影装置，其中利用投影光学系统，即使其放大率高且分辨率性能高，其透镜尺寸或反射镜尺寸也不是非常大。因此，可以实现这样一种投影装置，即，其中可以获得所需的放大率，短距离投影也是可能的，并且可以节约成本。同样，当根据本发明任一实施例的投影光学系统被应用到背投影时，可以实现这样一种装置，即，该装置的成本和现有装置相比是减少的并且其可能是变薄的。
本发明的第十六实施例是一种投影光学系统，包括配置成形成与第一图像共轭的第二图像的第一光学系统，和配置成包括反射来自该第二图像的光的反射光学元件以及在投影表面上投影与该第二图像共轭的第三图像的第二光学系统，其中该第一光学系统具有其符号与该第二光学系统的佩茨瓦尔和的符号相反的佩茨瓦尔和。
根据本发明的第十六实施例，可以提供一种像面弯曲减少的投影光学系统。
本发明的第十七实施例是安装根据本发明的第十六实施例的投影光学系统的图像投影装置。
根据本发明的第十七实施例，可以提供一种包括像面弯曲减少的投影光学系统的图像投影装置。
[实际例子1]
图1示出了本发明的实际例子1。
这里，关于图解本发明的例子的附图中的坐标系统，X是共轭面B上的屏幕的主轴方向，Y是其副轴方向，而Z是屏幕的法线方向。
投影光学系统将在共轭面A上由成像元件011形成的图像投影到在共轭面B上的屏幕016上，其具有折射能力的光学系统由第一光学系统013和第二光学系统015组成，该第一光学系统013是共轴系统并且仅由透射光束的透镜系统组成，而该第二光学系统015包括至少一个具有正能力的反射面，其中该第一光学系统013和第二光学系统015从图像形成元件011开始布置，并且一旦从该图像形成元件011上形成的图像形成该第一光学系统013和第二光学系统015之间的中间图像时，就作为整体获得放大投影。因此，布置折叠镜014以折叠光路以便使光学系统变得紧凑并且不有助于将在该图像形成元件011上形成的图像投影到屏幕上。
图4是图1的系统的顶视图，即系统在X-Z平面内的截面图，其中由折迭反射镜043形成的折迭光路的方向被改变。在图1中，由折叠反射镜014形成的折迭光路的折迭方向是这样的，即，使第一光学系统013和下半部被折迭到Y-方向，但是明显的是，例如，如图4中所示第一光学系统042可被折迭到X-方向，以便减少光学系统的空间占用率。此外，在第二光学系统中，平行于屏幕046的折迭反射镜045可被布置在具有正折射能力的反射镜044的后面，并且如图4中所示当光学系统被安装在一外壳047中时，可以减少外壳的深度。这可同样地应用于下面所有的例子。
另外，为了简单起见，图中只示出了一个图像形成元件，但是明显的是通过利用诸如红、绿和蓝图像形成元件的多个图像形成元件1207，并利用例如公知的二向色棱镜的彩色组合部件1209彩色组合由各自元件调制的光束，然后，将光束引入投影光学系统1210，可将彩色图像投影到屏幕上，如图12中所示。
同样，当光束从图像形成元件1107到第一光学系统的第一表面通常是远心的时(本发明的第十一实施例)，可以均匀化屏幕1111上的图像形成元件1107的放大的图像的亮度并且可被用于利用上述多个元件的彩色图像投影的彩色组合部件1109的二向色膜的角度特性可能是较窄的以便易于制造膜本身，因为只需要考虑图像形成元件1207发射的光的发散角。此外，在利用偏振光分离部件1108的图像形成装置的情况下，更优选地，其偏振光分离膜的角度特性可以是窄的。当然，本发明的实施例也可适用于非远心光学系统。
图2是实际例子1的第一光学系统的放大图。
如图2中所示，通过利用用于第一光学系统的非球面透镜可以增加设计的自由度并提高屏幕上的成像性能(本发明的第六实施例)。此外，当第一光学系统被光阑022分开并且最大透镜距离间隔被提供在从光阑022开始的共轭面B侧的透镜组025时，最接近共轭面B的第三组025是其中具有相应视角的光束被最大分开的组。因此，相对于视角利用组中的非球面表面可以独立施加像差校正(本发明的第七实施例)。特别地，如图2所示，由于具有相应视角的光束在负透镜后面的正透镜处被适当地分开，非球面表面的像差校正能力是有效的(本发明的第八实施例)。这些可同样地应用于下面每一个实际例子。
接下来，将在下面描述佩茨瓦尔和补偿。
图3是实际例子1的第一光学系统和第二光学系统的放大图。
从第一光学系统033发射的光束，它们的光路被折迭反射镜034折迭，入射到第二光学系统035上，并且被第二光学系统中的具有正能力的反射镜放大和投射。光束通常被会聚并且图像形成元件031的中间图像036形成在第一光学系统033和第二光学系统035之间。
图像形成元件031的图像的畸变像差通常与入射视角的立方成比例的增加，该图像被第二光学系统035的正能力放大并被投射到共轭面B上。类似地，其像面弯曲与入射视角的平方成比例。也就是说，当通过投影光学系统将由等间隔布置在图像形成元件031上的物点发射的光线形成共轭面B上的图像时，形成的像点不是等间隔的并且偏差度随着像点离开光轴的距离增加而增加。在主体光学系统中，当第二光学系统中的弯曲表面是非球面表面时，投射图像上的像点间的间隔随着光束视角的增加而增加，也就是说，随着其离开光轴的距离的增加而增加，并且图像向物点侧弯曲。为了校正由放大投影系统产生的畸变像差和像面弯曲，如上所述，第二光学系统035中的具有正能力的反射镜具有弯曲表面，该弯曲表面具有使该正能力随着离开光轴的距离的增加而减少的形状(本发明的第三实施例)。同样，当第二光学系统035中的具有正能力的反射镜具有变形和多项式自由形式表面时，可以增加设计自由度，并因此可以提高包括上述畸变像差的像差校正能力(本发明的第四实施例)。此外，虽然本说明书中利用凹反射面，但是其并不限于此表面并且其可以是菲涅耳反射镜或全息反射镜只要其是具有聚光能力的反射光学元件。
此外，上述说明中的“变形和多项式自由形式表面”是由公式(1)表示的形状
Z＝X2·x2+Y2·y2+X2Y·x2y+Y3·y3+X4·x4+X2Y2·x2y2+Y4·y4+X4Y·x4y+X2Y3·x2y3+Y5·y5+X6·x6+X4Y2·x4y2+X2Y4·x2y4+Y6·y6+......(1)，
其中投影图像上的副轴方向和主轴方向分别是Y-方向和X-方向，弯曲表面的深度是Z-方向，并且“X2、Y2、X2Y、Y3、X2Y2、等等”是系数。
此外，正能力随着离光轴的距离的增加而减少指的是焦距随着离光轴的距离的增加而增加。此时，与由第二光学系统035中的具有正能力的反射镜形成的放大的图像共轭的中间图像036是倾斜和弯曲的，以致于到第二光学系统035中的具有正能力的反射镜的光路长度随着光线离光轴的距离的增加而增加，因为焦距随着离光轴的距离的增加而增加(本发明的第十实施例)。
在此，描述佩茨瓦尔和。佩茨瓦尔和PTZ由
PTZ = Σ s = 1 k ( 1 ns - 1 ns - 1 ) 1 rs
表示，其中ns和ns-1是关于表面S的像侧和物侧的折射率，rs是其曲率半径，且该光学系统由k个折射表面组成，如图33中所示。
通常，佩茨瓦尔和与像面弯曲之间存在关系，并且希望佩茨瓦尔和接近0以便获得相对于物平面的象平面，即获得具有小像面弯曲的图像。
在此，当这个施加于该实际例子时，如上所述，第二光学系统(其PTZ具有正值)中的具有正能力的反射镜具有弯曲表面，该弯曲表面具有使其正能力随着远离光轴的距离的增加而减少以便减少屏幕上的像面弯曲的形状，并且光线远离光轴的距离越大，中间图像越向第一光学系统侧倾斜和弯曲。为了形成这种倾斜和弯曲的中间图像，可能需要使得形成中间图像的第一光学系统的PTZ值为负并且大于用于投影物平面到像平面的整个常见光学系统的PTZ值并且有意地向物体侧倾斜像平面(本发明的第十四实施例)。
如上所述，第一光学系统的佩茨瓦尔和被配置成补偿第二光学系统产生的佩茨瓦尔和分量(本发明的第一实施例和第二实施例)。
同样，这些可同样地应用到下面的实际例子。
此外，虽然在图2所示的实际例子1的第一光学系统中分别有6、2和3个透镜(总共11个透镜)用于第一组023、第二组024和第三组025，但是本发明的实施例并不限于上述透镜数目。同样，明显的是通过在透镜之间布置反射镜以便折迭光路可以减少光学系统的空间占用率(本发明的第十三实施例)。
表格1中示出了实际例子1中的具体数据。
表格1中，“移位”是移位偏心(shift-decentering)的移动量且“倾斜”是倾斜偏心(tilt-decentering)的倾斜量。在此，“色散”以阿贝数表示且“折射率”是在d线处的值。曲率半径、表面距离和移位偏心的移动量的单位是“mm”且倾斜偏心的倾斜量的单位是“度”。这些可同样应用于下面实际例子中的每一个。
表格1
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   倾斜   表面形状
  0   ∞
  1   ∞   43.6   1.517   64.2
  2   ∞   40
  3   41   10.35   1.497   81.6   6.087   球面表面
  4   -450.5   2.50   球面表面
  5   114.5   1.00   1.786   44.2   球面表面
  6   36.8   8.34   1.497   81.6   球面表面
  7   1504.6   1.00   球面表面
  8   98.0   8.26   1.497   81.6   球面表面
  9   -48.2   1.00   1.834   37.1   球面表面
  10   73.7   1.00   球面表面
  11   48.6   10.28   1.620   36.3   球面表面
  12   -47.4   1.00   球面表面
  13   -42.7   10.00   1.492   57.8   球面表面
  14   -142.7   22.70   非球面表面
  15光阑   ∞   117.63   0.652
  16   65.6   5.12   1.773   49.6   -0.652   球面表面
  17   115.0   35.93   球面表面
  18   -2652.3   10.00   1.497   81.6   球面表面
  19   123.9   6.15   球面表面
  20   -201.0   1.00   1.667   48.2   球面表面
  21   82.8   14.75   球面表面
  22   -82.4   5.00   1.492   57.8   非球面表面
  23   -57.9   12.52   非球面表面
  24   -44.3   5.00   1.717   29.5   球面表面
  25   -45.4   100.00   球面表面
  26   5000.0   -200.00   反射   -45   球面表面
  27   ∞   530.00   反射   -94.593   34   多项式自由形式表面
  28   ∞   0.00
用于表面14、22和23的非球面表面是旋转对称非球面表面，但是它们的每一个可以是旋转非对称的非球面表面。
如所公知的，旋转对称非球面表面由非球面表面的公式表示：
z＝c·r2/[1+√{1-(1+k)c2r2}]+Ar4+Br6+Cr8......，
其中z、c、r和k分别是在光轴方向的深度、弯曲的近轴半径(paraxial radiusof curvature)、在与光轴正交的方向上离光轴的距离和圆锥系数，并且A、B、C等是非球面表面的高阶系数。在此，其形状通过提供k、A、B、C......等的值确定。这些可同样地应用于下述的其它实际例子。
表格2中提供了实际例子1中的非球面表面的系数。
表格2
  系数   第14表面   第22表面   第23表面
  圆锥系数：k   0   0   0
  第4阶系数：A   4.12088E-06   -3.40765E-07   -7.30853E-08
  第6阶系数：B   2.01448E-09   -3.20990E-09   -2.68979E-09
  第8阶系数：C   1.44924E-12   1.06467E-12   4.63464E-13
表格3中提供了实际例子1中的多项式自由形式表面的系数。多项式自由形式表面的系数对应于上述公式(1)中的那些。
表格3
  系数   系数值
  X2   2.97156.E-03
  Y2   1.75306.E-03
  X2Y   1.03771.E-05
  Y3   4.56218.E-06
  X4   2.79059.E-09
  X2Y2   5.87011.E-08
  Y4   2.87829.E-08
  X4Y   -1.84772.E-11
  X2Y3   2.39223.E-10
  Y5   1.67000.E-10
  X6   1.48824.E-13
  X4Y2   -1.57412.E-13
  X2Y4   7.39255.E-13
  Y6   5.38089.E-13
图5示出了实际例子1中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图6示出的是关于该图像的分辨率性能。它们两个都是假定具有0.7英寸的对角线尺寸和3∶4的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为85.7。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图5中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.5c/mm的评价频率处的MTF值是79％或更大，如图6中所示，并且分辨率性能非常高。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.8且深度方向的厚度是300mm。同样，第一光学系统中具有最大直径的透镜是最接近于屏幕的透镜且其直径为80mm。
[实际例子2]
接下来，将描述用于本发明另一个实施例的实际例子2。
图7示出了本发明的实际例子2且图8示出了实际例子2中的第一光学系统的放大图。
类似于本发明的实际例子1，投影光学系统投影位于共轭面A处的图像形成元件071形成的图像到位于共轭面B处的屏幕076上，并由第一光学系统072和第二光学系统074、075组成，该第一光学系统072是同轴系统并包括至少一个折射光学系统，该第二光学系统074、075包括至少一个具有正能力的反射面，其中该第一光学系统072和第二光学系统074、075从图像形成元件071开始布置，并且该第一光学系统072和第二光学系统074、075之间的中间图像由从图像形成元件071上形成的图像形成。用于放大投影的光学系统作为一个整体。在此，当旋转对称且具有负能力的反射镜073被布置在第一光学系统072和第二光学系统074、075之间时，可以减弱第一光学系统071的第三组的折射能力，并且可以减少空间占用率，这是因为其可与折迭反射镜结合。同样，在图7中，关于折迭方向，第一光学系统072向共轭面B的高度方向，即向Y-方向折迭，但是明显的是第一光学系统072可以向，例如图像的深度方向，即X-方向折迭，以便进一步减少光学系统的空间占用率。
表格4中示出了实际例子2的具体数据。
表格4
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   倾斜   表面形状
  0   ∞   0.00
  1   ∞   43.60   1.517   64.2
  2   ∞   40.00
  3   120.4   7.84   1.497   81.6   6.047   球面表面
  4   -103.1   5.73   球面表面
  5   146   11.70   1.786   44.2   球面表面
  6   41.6   9.85   1.497   81.6   球面表面
  7   150.4   1.65   球面表面
  8   281.6   6.48   1.497   81.6   球面表面
  9   -59.9   13.00   1.834   37.1   球面表面
  10   75.8   1.04   球面表面
  11   70.9   13.00   1.620   36.3   球面表面
  12   -65.9   32.83   球面表面
  13光阑   ∞   165.75   0.749
  14   60.4   12.36   1.591   64.1   -0.749   球面表面
  15   232.6   39.20   球面表面
  16   -117.8   12.85   1.748   46.5   球面表面
  17   617.3   7.21   球面表面
  18   -134.3   7.37   1.747   51.3   球面表面
  19   81.2   5.48   球面表面
  20   100.5   5.33   1.492   57.8   非球面表面
  21   239.9   17.09   非球面表面
  22   -66.1   5.00   1.791   26.2   球面表面
  23   -60.0   190.00   球面表面
  24   1000.0   -160.00   反射   -45   球面表面
  25   ∞   240.00   反射   -115.48   35.9   多项式自由形式表面
  26   ∞   -290.00   反射
  27   ∞   0.00
表格5中提供了实际例子2中的非球面表面的系数。
表格5
  系数   第20表面   第21表面
  圆锥系数：k   0   0
  第4阶系数：A   -3.60680E-06   -2.76455E-06
  第6阶系数：B   -7.27350E-10   -1.02629E-09
  第8阶系数：C   1.00351E-12   9.17691E-13
表格6中提供了实际例子2中的多项式自由形式表面的系数。多项式自由形式表面的系数对应于上述公式(1)中的那些。
表格6
  系数   系数值
  X2   2.54164.E-03
  Y2   1.47203.E-03
  X2Y   7.24107.E-06
  Y3   2.89309.E-06
  X4   2.96578.E-09
  X2Y2   3.76036.E-08
  Y4   1.43611.E-08
  X4Y   9.34107.E-12
  X2Y3   1.67235.E-10
  Y5   9.46304.E-11
  X6   8.80991.E-14
  X4Y2   -1.71084.E-14
  X2Y4   5.48160.E-13
  Y6   3.84113.E-13
图9示出了实际例子2中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图10示出的是关于该图像的分辨率性能。
它们两个都是假定具有0.7英寸的对角线尺寸和3∶4的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为85.7。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图8中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.5c/mm的评价频率处的MTF值是75％或更大，如图9中所示，并且分辨率性能较好但低于实际例子1的分辨率性能。考虑到这是因为实际例子2的配置是这样的，即从实际例子1中移去一透镜(非球面透镜)，如上所述，因此，设计的自由度降低。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.8且深度方向的厚度是300mm。同样，第一光学系统中具有最大直径的透镜是最接近于屏幕的透镜且其直径为80mm。
[实际例子3]
接下来，将描述用于本发明另一个实施例的实际例子3。
图13示出了本发明的实际例子3且图14示出了实际例子3中的第一光学系统的放大图。
类似于实际例子2，6个、2个和3个透镜(总共11个透镜)分别用于根据本发明的实施例的光学系统中的第一光学系统132的第一组143、第二组144和第三组145。类似于实际例子1，明显的是本发明的实施例不依赖于透镜的数目并且通过布置反射镜133来折迭光路可以减少光学系统的空间占用率。
同样，类似于实际例子1，虽然对于第二光学系统134、135的光路的折迭方向，第一光学系统132向共轭面B的高度方向折迭，即向图13中的Y-方向折迭，但是明显的是通过将第一光学系统132向图1中的深度方向，即X-方向折迭，可以减少光学系统的空间占用率。这些可同样地应用于其它例子。
同样，在该例子中，当第一光学系统132的佩茨瓦尔和PTZ满足
PTZ＜-0.0115............(2)时，
可以减少第二光学系统134、135中的具有正折射能力的反射镜134的尺寸(表面积)(本发明的第十四实施例)。
关于该方面，视角产生的像面弯曲随着相对于具有正折射能力的反射镜134的放大率的增加而增加，并且为了减少像面弯曲，如果图像的尺寸恒定，需要放大中间图像(针对关于有正折射能力的反射镜134的物体)并减少具有正折射能力的反射镜134的放大率。但是，当第一光学系统132的佩茨瓦尔和被设置为如条件式(2)中所示的为负值且为较大值时，第一光学系统132形成的图像(即中间图像)的像面弯曲可被大大地向物体侧弯曲以便可以消除具有正折射能力的反射镜134产生的像面弯曲。因此，可以增加具有正折射能力的反射镜134的放大率。此时，可以减少中间图像的尺寸，并且因此，可以减少具有正折射能力的反射镜134本身。同样，表格22中是每个实际例子的第一光学系统132的佩茨瓦尔和及第二光学系统134、135的具有正折射能力的反射镜134的尺寸。
表格22
Figure A20071016487900241
表格22(续)
Figure A20071016487900242
Figure A20071016487900251
从表格22中可以看出佩茨瓦尔和与反射镜尺寸之间具有关系，如图34中所示。
在此，当变形和多项式自由形式表面被特别地用于具有正折射率能力的反射镜时，通常如果反射镜尺寸大于20,000mm2，则温度的改变可能导致反射镜大的变形以致于极大地影响图像投影性能。同样，制造将是困难的并因此增加成本。因此，希望如根据图34导出的条件式(2)所指示的佩茨瓦尔和等于或小于-0.0115。此外，为了满足有条件的公式(2)，从整个光学系统中的每个像差的产生和消除之间的平衡观点出发，最好满足凸平均(凸AVE)＜1.557且凹平均(凹AVE)＞1.749，其中凸平均是第一光学系统中的具有正能力的透镜在d线处的平均折射率且凹平均是具有负能力的透镜在d线处的平均折射率(参见表格22)。同样，由于通常用作透镜的光学玻璃在d线处的最小折射率是1.457(HOYA公司制造的FCD10)且其最大折射率是1.923(HOYA公司制造的E-FDS1)，明显的是上述折射率条件是1.457＜凸平均＜1.557且1.749＜凹平均＜1.923。
表格7中示出了实际例子3的具体数据。
表格7
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   倾斜   表面形状
  0   ∞   0.00
  1   ∞   43.60   1.517   64.2
  2   ∞   47.00
  3   46.9   8.79   1.497   81.6   1.449   球面表面
  4   373.2   0.10   球面表面
  5   93.2   15.00   1.792   54.7   球面表面
  6   30.6   14.61   1.497   81.6   球面表面
  7   -61.6   0.10   球面表面
  8   193.5   4.97   1.497   81.6   球面表面
  9   -83.1   2.15   球面表面
  10   -45.9   1.00   1.835   43.0   球面表面
  11   101.5   5.31   1.599   37.9   球面表面
  12   -82.1   30.51   球面表面
  13光阑   ∞   135.76   -0.050
  14   62.3   20.04   1.529   51.9   0.050   球面表面
  15   -112.4   15.00   1.835   43.0   球面表面
  16   -2457.7   37.29   球面表面
  17   -208.5   15.00   1.729   54.7   球面表面
  18   67.1   10.66   球面表面
  19   -226.9   16.78   1.492   57.8   非球面表面
  20   -39.1   0.655   非球面表面
  21   -36.4   8.97   1.618   63.4   球面表面
  22   -60.9   100.00   球面表面
  23   ∞   -189.84   反射   -45.0   球面表面
  24   ∞   240.00   反射   -93.330   36.9   多项式自由形式表面
  25   ∞   -290.00   反射
  26   ∞   0.00
表格8中提供了实际例子3中的非球面表面的系数。
表格8
  系数   第19表面   第20表面
  圆锥系数：k   0   0
  第4阶系数：A   1.51935E-07   -2.55202E-07
  第6阶系数：B   -2.04559E-09   -1.36984E-09
  第8阶系数：C   1.29719E-12   -2.00320E-13
表格9中提供了实际例子3中的多项式自由形式表面的系数。多项式自由形式表面的系数对应于上述公式(1)中的那些。
表格9
  系数   系数值
  X2   3.27288.E-03
  Y2   1.56932.E-03
  X2Y   1.45711.E-05
  Y3   5.08354.E-06
  X4   1.83380.E-12
  X2Y2   9.37101.E-08
  Y4   2.34062.E-08
  X4Y   -4.46511.E-11
  X2Y3   5.02446.E-10
  Y5   4.88622.E-11
  X6   5.23289.E-13
  X4Y2   -1.69247.E-12
  X2Y4   3.84128.E-12
  Y6   3.88578.E-12
图15示出了实际例子3中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图16示出的是关于该图像的分辨率性能。
它们两个都是假定具有0.7英寸的对角线尺寸和3∶4的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为85.7。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图15中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.5c/mm的评价频率处的MTF值是77％或更大，如图16中所示，并且分辨率性能较好。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.8且深度方向的厚度是300mm。同样，第一光学系统中具有最大直径的透镜是最接近于屏幕的透镜且其直径为80mm。同样，至于第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的尺寸，其副轴方向的最大长度和主轴方向的最大长度的乘积是130.8mm×120.8mm。
[实际例子4]
接下来，将描述用于本发明另一个实施例的实际例子4。
图17示出了本发明的实际例子4且图18示出了实际例子4中的第一光学系统的放大图。
类似于实际例子3，5个、2个和3个透镜(总共10个透镜)分别用于根据本发明的实施例的光学系统中的第一光学系统172的第一组183、第二组184和第三组185并且从实际例子3中移去一透镜以便提供成本降低的系统。但是，类似于实际例子1，明显的是本发明的实施例不依赖于透镜的数目并且通过布置反射镜173来折迭光路可以减少光学系统的空间占用率。
同样，由于这个实际例子满足上述条件式(2)，可以减少具有正折射能力的反射镜174的尺寸。
表格10中示出了实际例子4的具体数据。
表格10
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   倾斜   表面形状
  0   ∞   0.00
  1   ∞   43.60   1.517   64.2
  2   ∞   47.00
  3   60.7   15.00   1.497   81.6   1.510   球面表面
  4   -115.0   0.10   球面表面
  5   74.7   15.00   1.796   46.4   球面表面
  6   32.3   12.95   1.497   81.6   球面表面
  7   -39.8   0.29   球面表面
  8   -38.6   1.00   1.835   43.0   球面表面
  9   61.5   7.54   1.609   38.4   球面表面
  10   -59.4   27.88   球面表面
  11光阑   ∞   129.81   0.643
  12   87.1   17.01   1.524   53.6   -0.643   球面表面
  13   -90.9   15.00   1.835   43.0   球面表面
  14   -244.1   80.08   球面表面
  15   -179.6   15.00   1.729   54.7   球面表面
  16   61.9   7.10   球面表面
  17   1186.9   23.18   1.492   57.8   非球面表面
  18   -38.0   0.10   非球面表面
  19   -39.9   5.00   1.618   63.4   球面表面
  20   -80.7   100.00   球面表面
  21   ∞   -158.87   反射   -45.0   球面表面
  22   ∞   240.00   反射   -93.049   37.6   多项式自由形式表面
  23   ∞   -290.00   反射
  24   ∞   0.00
表格11中提供了实际例子4中的非球面表面的系数。
表格11
 系数   第17表面   第18表面
 圆锥系数：k   0   0
 第4阶系数：A   1.89836E-06   7.60507E-07
 第6阶系数：B   -2.08369E-09   -8.08768E-10
 第8阶系数：C   2.30824E-12   8.17242E-14
 第10阶系数：D   3.82871E-16   9.34656E-16
 第12阶系数：E   -1.01757E-18   -6.55600E-19
 第14阶系数：F   3.24904E-22   5.46175E-22
表格12中提供了实际例子4中的多项式自由形式表面的系数。多项式自由形式表面的系数对应于上述公式(1)中的那些。
表格12
  系数   系数值
  X2   3.32030.E-03
  Y2   1.64263.E-03
  X2Y   1.40427.E-05
  Y3   4.95476.E-06
  X4   6.63376.E-10
  X2Y2   9.48744.E-08
  Y4   1.50226.E-08
  X4Y   -2.70910.E-12
  X2Y3   4.78356.E-10
  Y5   1.48313.E-10
  X6   6.49881.E-13
  X4Y2   -1.46222.E-12
  X2Y4   4.82232.E-12
  Y6   3.66497.E-12
图19示出了实际例子4中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图20示出的是关于该图像的分辨率性能。
它们两个都是假定具有0.7英寸的对角线尺寸和3∶4的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为85.7。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图19中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.5c/mm的评价频率处的MTF值是80％或更大，如图20中所示，并且分辨率性能较好。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.8且深度方向的厚度是300mm。同样，第一光学系统中具有最大直径的透镜是最接近于屏幕的透镜且其直径为80mm。至于第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的尺寸，其副轴方向的最大长度和主轴方向的最大长度的乘积是129.1mm×119.6mm。
[实际例子5]
接下来，将描述用于本发明另一个实施例的实际例子5。
图21示出了本发明的实际例子5且图22示出了实际例子5中的第一光学系统的放大图。
类似于实际例子4，5个、2个和2个透镜(总共9个透镜)分别用于根据本发明的实施例的光学系统中的第一光学系统212的第一组223、第二组224和第三组225并且从实际例子4中移去一透镜以便提供成本降低的系统。但是，类似于实际例子1，明显的是本发明的实施例不依赖于透镜的数目并且通过布置反射镜215来折迭光路可以减少光学系统的空间占用率。
同样，由于这个实际例子满足上述有条件的公式(2)，可以减少具有正折射能力的反射镜214的尺寸。
此外，在该实际例子中，球面表面用在第一光学系统212的最后一个透镜中，即在最接近共轭面B的表面上，并且在该位置处，具有各自视角的光线在第一光学系统212中不被最大地分开，因此通过非球面表面可以最好地控制各具视角的光线(本发明的第九实施例)。因此，可以提高分辨率性能。虽然第一光学系统212中的透镜数为9，但是该实际例子的MTF分辨率性能也比得上实际例子4(透镜数目为10)的MTF分辨率性能(参见图24)。
这些可同样地应用于下面描述的实际例子6和7中。
表格13中示出了实际例子5的具体数据。
表格13
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   倾斜   表面形状
  0   ∞   0.00
  1   ∞   43.60   1.517   64.2
  2   ∞   47.00
  3   67.5   20.00   1.497   81.6   1.481   球面表面
  4   -105.7   0.30   球面表面
  5   106.8   18.29   1.835   43.0   球面表面
  6   41.6   12.59   1.497   81.6   球面表面
  7   -39.6   0.38   球面表面
  8   -38.3   1.00   1.835   43.0   球面表面
  9   72.3   8.27   1.677   38.6   球面表面
  10   -62.4   29.73   球面表面
  11光阑   ∞   148.54   0.708
  12   107.5   20.00   1.531   51.3   -0.708   球面表面
  13   -119.1   20.00   1.835   43.0   球面表面
  14   -388.5   122.75   球面表面
  15   -184.8   2.00   1.729   54.7   球面表面
  16   73.1   6.23   球面表面
  17   471.0   14.92   1.492   57.8   非球面表面
  18   -85.0   100.00   非球面表面
  19   1000.0   -187.77   反射   -45   球面表面
  20   ∞   240.00   反射   -93.675   37.1   多项式自由形式表面
  21   ∞   -290.00   反射
  22   ∞   0.00
表格14中提供了实际例子5中的非球面表面的系数。
表格14
  系数   第17表面   第18表面
  圆锥系数：k   0   0
  第4阶系数：A   1.80976E-06   8.43334E-07
  第6阶系数：B   -2.57549E-09   -1.43667E-09
  第8阶系数：C   2.42886E-12   5.73948E-13
  第10阶系数：D   -3.47341E-16   2.35665E-16
  第12阶系数：E   -2.97949E-19   -1.75196E-20
  第14阶系数：F   9.58800E-23   -2.30463E-23
表格15中提供了实际例子5中的多项式自由形式表面的系数。多项式自由形式表面的系数对应于上述公式(1)中的那些。
表格15
  系数   系数值
  X2   3.27049.E-03
  Y2   1.58036.E-03
  X2Y   1.42909.E-05
  Y3   4.90804.E-06
  X4   -1.23902.E-09
  X2Y2   9.52250.E-08
  Y4   1.72869.E-08
  X4Y   -4.10532.E-11
  X2Y3   4.76046.E-10
  Y5   1.01684.E-10
  X6   6.69857.E-13
  X4Y2   -1.82800.E-12
  X2Y4   4.32723.E-12
  Y6   3.75216.E-12
图23示出了实际例子5中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图24示出的是关于该图像的分辨率性能。
它们两个都是假定具有0.7英寸的对角线尺寸和3∶4的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为85.7。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图23中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.5c/mm的评价频率处的MTF值是80％或更大，如图24中所示，并且分辨率性能较好。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.8且深度方向的厚度是300mm。同样，第一光学系统中具有最大直径的透镜是第二组中的透镜且其直径为80mm。至于第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的尺寸，其副轴方向的最大长度和主轴方向的最大长度的乘积是130.1mm×120.2mm。
[实际例子6]
接下来，将描述用于本发明另一个实施例的实际例子6。
图25示出了本发明的实际例子6且图26示出了实际例子6中的第一光学系统的放大图。
类似于实际例子4，5个、2个和2个透镜(总共9个透镜)分别用于根据本发明的实施例的光学系统中的第一光学系统252的第一组263、第二组264和第三组265并且从实际例子4中移去一透镜以便提供成本降低的系统。但是，类似于实际例子1，明显的是本发明的实施例不依赖于透镜的数目并且通过布置反射镜255来折迭光路可以减少光学系统的空间占用率。
同样，由于这个实际例子满足上述有条件的公式(2)，可以减少具有正折射能力的反射镜254的尺寸。
此外，在该实际例子中，由于放大率大约是77.1，这低于实际例子1-5的放大率，在0.5c/mm的评价频率处的MTF分辨率性能是84％或更大并且是较好的(参见图28)。
表格16中示出了实际例子6的具体数据。
表格16
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   倾斜   表面形状
  0   ∞   0.00
  1   ∞   43.60   1.517   64.2
  2   ∞   47.00
  3   63.7   20.00   1.497   81.6   1.399   球面表面
  4   -122.4   0.30   球面表面
  5   97.2   19.86   1.835   43.0   球面表面
  6   38.4   12.58   1.497   81.6   球面表面
  7   -38.2   0.37   球面表面
  8   -36.9   1.00   1.835   43.0   球面表面
  9   72.1   7.98   1.670   38.3   球面表面
  10   -60.7   27.31   球面表面
  11光阑   ∞   140.63   0.724
  12   129.6   20.00   1.525   53.1   -0.724   球面表面
  13   -105.1   20.00   1.835   43.0   球面表面
  14   -214.8   117.68   球面表面
  15   -234.2   20.00   1.729   54.7   球面表面
  16   70.7   6.83   球面表面
  17   828.1   13.89   1.492   57.8   非球面表面
  18   -90.0   120.00   非球面表面
  19   ∞   -173.02   反射   -45.0   球面表面
  20   ∞   240.00   反射   -94.421   36.0   多项式自由形式表面
  21   ∞   -290.00   反射
  22   ∞   0.00
表格17中提供了实际例子6中的非球面表面的系数。
表格17
 系数   第17表面   第18表面
 圆锥系数：k   0   0
 第4阶系数：A   1.87364E-06   8.56179E-07
 第6阶系数：B   -2.24732E-09   -1.31487E-09
 第8阶系数：C   2.23324E-12   5.98471E-13
 第10阶系数：D   -3.28554E-16   2.69276E-16
 第12阶系数：E   -2.79406E-19   -8.60510E-20
 第14阶系数：F   9.14565E-23   -5.47130E-24
表格18中提供了实际例子6中的多项式自由形式表面的系数。多项式自由形式表面的系数对应于上述公式(1)中的那些。
表格18
  系数   系数值
  X2   3.16909.E-03
  Y2   1.63345.E-03
  X2Y   1.30784.E-05
  Y3   4.84851.E-06
  X4   -1.08420.E-09
  X2Y2   8.40216.E-08
  Y4   2.19256.E-08
  X4Y   -4.21060.E-11
  X2Y3   4.23633.E-10
  Y5   9.84052.E-11
  X6   5.84217.E-13
  X4Y2   -1.54197.E-12
  X2Y4   2.54754.E-12
  Y6   2.80764.E-12
图27示出了实际例子6中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图28示出的是关于该图像的分辨率性能。
它们两个都是假定具有0.7英寸的对角线尺寸和3∶4的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为77.1。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图27中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.5c/mm的评价频率处的MTF值是84％或更大，如图28中所示，并且分辨率性能较好。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.8且深度方向的厚度是300mm。同样，第一光学系统中具有最大直径的透镜是第二组中的透镜且其直径为80mm。至于第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的尺寸，其副轴方向的最大长度和主轴方向的最大长度的乘积是130.4mm×119.2mm。
[实际例子7]
接下来，将描述用于本发明另一个实施例的实际例子7。
图29示出了本发明的实际例子7且图30示出了实际例子7中的第一光学系统的放大图。
类似于实际例子4，5个、2个和2个透镜(总共9个透镜)分别用于根据本发明的实施例的光学系统中的第一光学系统292的第一组303、第二组304和第三组305并且从实际例子4中移去一透镜以便提供成本降低的系统。但是，类似于实际例子1，明显的是本发明的实施例不依赖于透镜的数目并且通过布置反射镜295来折迭光路可以减少光学系统的空间占用率。
同样，由于这个实际例子满足上述条件式(2)，可以减少具有正折射能力的反射镜294的尺寸。
此外，在该实际例子中，由于放大率是大约68.6，这低于实际例子1-5的放大率，在0.5c/mm的评价频率处的MTF分辨率性能是88％或更大并且是较好的(参见图32)。
表格19中示出了实际例子7的具体数据。
表格19
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   倾斜   表面形状
  0   ∞   0.00
  1   ∞   43.60   1.517   64.2
  2   ∞   47.00
  3   65.0   20.00   1.497   81.6   1.434   球面表面
  4   -123.8   0.30   球面表面
  5   98.1   20.00   1.835   43.0   球面表面
  6   38.8   13.27   1.497   81.6   球面表面
  7   -38.9   0.38   球面表面
  8   -37.6   1.00   1.835   43.0   球面表面
  9   70.7   8.46   1.690   38.7   球面表面
  10   -62.6   27.12   球面表面
  11光阑   1E+18   150.50   0.723
  12   130.1   20.00   1.523   53.6   -0.723   球面表面
  13   -107.6   20.00   1.835   43.0   球面表面
  14   -213.5   111.29   球面表面
  15   -209.8   19.77   1.729   54.7   球面表面
  16   72.4   6.69   球面表面
  17   742.5   13.55   1.492   57.8   非球面表面
  18   -92.8   140.00   非球面表面
  19   1000.00   -158.33   反射   -45.0   球面表面
  20   ∞   240.00   反射   -95.310   34.8   多项式自由形式表面
  21   ∞   -290.00   反射
  22   ∞   0.00
表格20中提供了实际例子7中的非球面表面的系数。
表格20
 系数   第17表面   第18表面
 圆锥系数：k   0   0
 第4阶系数：A   1.51635E-06   6.18694E-07
 第6阶系数：B   -1.39546E-09   -7.75994E-10
 第8阶系数：C   1.50684E-12   2.88584E-13
 第10阶系数：D   -3.03534E-16   3.29490E-16
 第12阶系数：E   -1.01365E-19   -1.63039E-19
 第14阶系数：F   4.05944E-23   3.31317E-23
表格21中提供了实际例子7中的多项式自由形式表面的系数。多项式自由形式表面的系数对应于上述公式(1)中的那些。
表格21
  系数   系数值
  X2   3.02292.E-03
  Y2   1.65436.E-03
  X2Y   1.16638.E-05
  Y3   4.73471.E-06
  X4   -1.62364.E-09
  X2Y2   7.10466.E-08
  Y4   2.42523.E-08
  X4Y   -4.75619.E-11
  X2Y3   3.14896.E-10
  Y5   1.15443.E-10
  X6   4.72617.E-13
  X4Y2   -1.28129.E-12
  X2Y4   1.05809.E-12
  Y6   1.58335.E-12
图31示出了实际例子7中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图32示出的是关于该图像的分辨率性能。
它们两个都是假定具有0.7英寸的对角线尺寸和3∶4的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为68.6。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图31中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.5c/mm的评价频率处的MTF值是88％或更大，如图32中所示，并且分辨率性能较好。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.8且深度方向的厚度是300mm。同样，第一光学系统中具有最大直径的透镜是第二组中的透镜且其直径为80mm。至于第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的尺寸，其副轴方向的最大长度和主轴方向的最大长度的乘积是131.2mm×118.4mm。
[实际例子8]
接下来，将描述用于本发明另一个实施例的实际例子8。
图35示出了本发明的实际例子8且图36示出了实际例子8中的第一光学系统的放大图。
类似于实际例子4，根据本发明实施例的光学系统中的第二光学系统355中的具有正折射能力的反射镜具有旋转对称非球面表面。由于其比具有多项式自由形式表面的形状更易于加工，可以提供一种具有低加工误差、低加工时间和低成本的模具(本发明的第五实施例)。但是，类似于实际例子1，明显的是本发明的实施例不依赖于透镜的数目并且通过布置一个反射镜来折迭光路可以减少光学系统的空间占用率。
同样，由于这个实际例子满足上述条件式(2)，可以减少具有正折射能力的反射镜355的尺寸。
表格23中示出了实际例子8的具体数据。
表格23
  表面数   曲率半径   表面距离   折射率   色散   移位   表面形状
  0   ∞   1.80   1.517   64.2
  1   ∞   2.00
  2   ∞   0.40   1.549   52.6
  3   ∞   2.00
  4   ∞   16.00   1.589   61.3
  5   ∞   3.25   1.589   61.3
  6   ∞   25.00   1.517   64.2
  7   ∞   0.00
  8   ∞   6.05
  9   63.0   4.69   1.487   70.4   0.501   球面表面
  10   -119.6   5.30   球面表面
  11   24.7   3.04   1.487   70.4   球面表面
  12   129.1   2.57   球面表面
  13   53.1   1.80   1.789   33.1   球面表面
  14   15.6   8.62   1.487   70.4   球面表面
  15   -30.3   0.62   球面表面
  16   -26.4   1.80   1.820   36.1   球面表面
  17   27.3   11.23   1.497   81.6   球面表面
  18   -18.8   0.35   球面表面
  19   -19.1   4.78   1.739   45.6   球面表面
  20   131.0   7.84   1.785   25.7   球面表面
  21   -29.0   11.41   球面表面
  22   ∞   5.00
  23   663.8   1.51   1.742   31.3   非球面表面
  24   369.7   69.67   非球面表面
  25   40.4   10.98   1.543   71.3   球面表面
  26   -362.6   14.88   球面表面
  27   -488.5   12.00   1.835   43.0   非球面表面
  28   49.6   5.75   非球面表面
  29   31.4   13.00   1.523   63.1   球面表面
  30   474.2   10.09   球面表面
  31   -126.4   2.48   1.835   43.0   球面表面
  32   31.4   29.59   球面表面
  33   98.3   10.00   1.578   44.5   非球面表面
  34   267.7   312.56   非球面表面
  35   -80.6   -387.26   反射   非球面表面
  36   ∞   0.00
表格24中提供了实际例子8中的非球面表面的系数。
表格24
  系数   第23表面   第24表面   第27表面   第28表面
  圆锥系数：k   0   0   0   -8.089862861
  第4阶系数：A   -3.25771E-05   -3.31661E-05   -1.41405E-05   -8.93391E-06
  第6阶系数：B   1.56661E-08   2.04471E-08   1.43033E-08   1.73339E-08
  第8阶系数：C   3.19642E-11   2.24696E-11   -8.04383E-12   -1.87356E-11
  第10阶系数：D   3.32284E-14   1.35619E-14   2.10987E-14   3.58714E-14
  第12阶系数：E   0   0   -3.71327E-17   -4.48494E-17
  第14阶系数：F   0   0   2.14941E-20   2.84847E-20
表格24(续)
  系数   第33表面   第34表面   第35表面
  圆锥系数：k   0   0   -2.621640175
  第4阶系数：A   -2.47816E-06   -1.31294E-06   -1.10442E-07
  第6阶系数：B   5.85770E-09   4.33752E-09   4.10634E-12
  第8阶系数：C   -6.58011E-12   -1.57120E-12   -9.53182E-17
  第10阶系数：D   1.84722E-15   -4.21037E-15   5.70049E-22
  第12阶系数：E   0   3.48329E-18   1.25230E-27
  第14阶系数：F   0   -7.72915E-22   2.39754E-31
图37示出了实际例子8中的最后共轭面B上的放大的图像的畸变情况且图38示出的是关于该图像的分辨率性能。
它们两个都是假定具有0.6英寸的对角线尺寸和9∶16的垂直与水平比的平面为图像形成元件的结果。放大率大约为100。可以看出栅格图像通常以等间隔形成，如图37中所示，并且畸变得到了适当校正。同样，可以看出在0.73c/mm的评价频率处的MTF值是60％或更大，如图38中所示，并且分辨率性能较好。此外，图像形成元件发射的光的F数是F2.45且深度方向的厚度是387mm。同样，至于第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜355的尺寸，即副轴方向的最大长度和主轴方向的最大长度的乘积是178.4mm×101.2mm 。
通过应用根据本发明的实施例的图像投影系统到投影装置可以提供一种图像投影装置(本发明的第十五实施例)。
如图11中所示，当投影光学系统1109被应用于投影装置时，利用用于图像形成元件1107的照明光源1101。对于照明光源1101，例如，可以利用卤素灯、氙灯、金属卤化物灯、超高压汞灯、或LED。通常，安装照明光学系统以获得高照明效率。作为照明光学系统的特殊例子，提供一布置在光源1101附近的反射器1102(与光源1101结合)。此外，光学系统可以被如此安装以致于被反射器1102反射并具有一方向的光束被称为积分光学系统的照明均匀化部件1105均匀化以便在图像形成元件1107上获得均匀的照明分布。此外，可以利用色轮1106染色照明光线并且可以在与其同步的同时控制图像形成元件1107上的图像，所以可以投影彩色图像。当利用反射型液晶图像形成元件时，例如，通过利用与PBS结合的照明光路和投影光路上的偏振光分离部件1108，可以获得更有效的照明。同样，当安装有DMD面板时，例如，利用全反射棱镜提供光路分离。因此，可以根据光阀的种类提供适当的光学系统。
另外，如图12所示，明显的是通过利用诸如用于红、绿和蓝的多个图像形成元件1207，施加来自于颜色分离部件1206分开的照明光线的每种颜色的照明光线，并引导由彩色组合部件1209组合的光线进入投影光学系统1210可将彩色图像投影到屏幕1211上。
此时，由于照明光路和投影光路上的偏振分离部件1208及用于染色的彩色组合部件1209的存在，从图像形成元件1207到投影光学系统1210的第一光学系统的第一表面的距离毫无疑问是一较长的距离。在特殊的例子中，可以利用上述染色部件投影彩色图像，因为其空气等效长度(air-equivalent length)为68.7mm。
因此，根据上述的至少一个实际例子，可以提供一种像面弯曲减少的投影光学系统。
同样，根据上述的至少一个实际例子，可以提供一种包括像面弯曲减少的投影光学系统的图像投影装置。
本发明可以应用于诸如图像投影装置的投影装置的投影光学系统。特别地，本发明可应用于前投影仪中的投影光学系统或应用于投影光学系统以获得变薄的背投影。
[部件列表]
011、021、031、041、071、081、131、141、171、181、211、221、251、261、291、301、351、361、1107、1207：图像形成元件
012、022、032、082、142、182、222、262、302、362：光阑
013、033、042、072、132、172、212、252、292、353：第一光学系统
014、034、043、133、173、253：折迭反射镜
015、035、055：第二光学系统
016、046、076、136、176、216、256、296、356、1110、1211：屏幕
023、083、143、183、223、263、303、363：第一组
024、084、144、184、224、264、304、364：第二组
025、085、145、185、225、265、305、365：第三组
036：中间图像
037：光轴
044、074、134、174、214、254、294：第二光学系统-1
045、075、135、175、215、255、295：第二光学系统-2(折迭反射镜)
047：外壳
073、213、293：旋转对称反射镜
1101、1201：光源
1102、1202：反射器
1103、1203：中继透镜
1104、1204：偏振光转换元件
1105、1205：照明均匀化部件
1106：色轮
1108、1208：偏振光分离部件
1109、1210：投影光学系统
1206：彩色分离部件
1209：彩色组合部件
[附录]
下面描述本发明的典型实施例(1)到(16)。
实施例(1)是包括配置成形成与第一图像共轭的第二图像的第一光学系统及配置成包括反射来自该第二图像的光的反射光学元件并投影与该第二图像共轭的第三图像到投影表面的第二光学系统，特征在于所述第一光学系统具有其符号与所述第二光学系统的佩茨瓦尔和的符号相反的佩茨瓦尔和。
另外，“佩茨瓦尔和的符号与第二光学系统的佩茨瓦尔和的符号相反的第一光学系统”包括，例如，在本发明的第一实施例中的“配置成补偿第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量的第一光学系统”和在本发明的第二实施例中的“配置成补偿第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量的第一光学系统”。
实施例(2)是如上述实施例(1)的投影光学系统，特征在于反射光学元件包括具有正能力的反射镜且第一光学系统是具有其光轴的同轴光学系统。
实施例(3)是如上述实施例(2)的投影光学系统，特征在于第一光学系统包括具有折射能力的仅由透镜组成的至少一个光学元件。
实施例(4)是如上述实施例(2)的投影光学系统，特征在于第一光学系统包括相对于光轴旋转对称并具有负折射能力的反射镜。
实施例(5)是如上述实施例(2)、(3)或(4)的投影光学系统，特征在于具有正折射能力的反射镜的反射镜表面是具有从反射镜表面和光轴的交点到反射镜表面的圆周而减少的曲率的表面。
实施例(6)是如上述实施例(2)-(5)中的任一个的投影光学系统，特征在于具有正折射能力的反射镜的反射镜表面是在第一方向具有第一折射能力并在垂直于第一方向的第二方向具有不同于第一折射能力的第二折射能力的变形的和多项式自由形式表面。
实施例(7)是如上述实施例(2)-(5)中的任一个的投影光学系统，特征在于具有正折射能力的反射镜的反射镜表面是旋转对称非球面表面。
实施例(8)是如上述实施例(1)-(7)中的任一个的投影光学系统，特征在于第一光学系统包括具有非球面表面的光学元件。
实施例(9)是如上述实施例(8)的投影光学系统，特征在于第一光学系统包括光阑和设置在光阑和第二图像之间的至少一个具有正折射能力的光学元件及至少一个具有负折射能力的光学元件，并且至少一个具有正折射能力的光学元件中的具有最强正折射能力的光学元件设置在光阑和至少一个具有负折射能力的光学元件中的具有最强负折射能力的光学元件之间，其中具有非球面表面的光学元件设置在至少一个具有正折射能力的光学元件中的具有最强正折射能力的光学元件和第二图像之间。
实施例(10)是如上述实施例(8)或(9)的投影光学系统，特征在于具有非球面表面的光学元件包括具有正折射能力的透镜。
实施例(11)是如上述实施例(8)-(10)中的任一个的投影光学系统，特征在于具有非球面表面的光学元件包括第一光学系统中的最接近第二图像的光学元件。
实施例(12)是如上述实施例(2)-(11)中的任一个的投影光学系统，特征在于第二图像是相对于光轴倾斜并且是弯曲的图像。
实施例(13)是如上述实施例(1)-(12)中的任一个的投影光学系统，特征在于第一光学系统通常是相对于第一图像的远心光学系统。
实施例(14)是如上述实施例(1)-(13)中的任一个的投影光学系统，特征在于第一光学系统包括第一透镜和第二透镜及设置在该第一透镜和第二透镜之间的反射镜。
实施例(15)是如上述实施例(1)-(14)中的任一个的投影光学系统，特征在于第一光学系统的佩茨瓦尔和是负的。
实施例(16)是如上述实施例(15)的投影光学系统，特征在于第一光学系统的佩茨瓦尔和小于-0.0115。
实施例(17)是配置成投影图像到投影表面的图像投影装置，特征在于包含如上述实施例(1)-(16)中的任一个投影光学系统。
虽然上面已经特别描述了本发明的实施例和特定例子，但是本发明并不限于这些实施例或特定例子，并且在不脱离本发明的精神和范围下，可以改变或改进本发明的实施例和特定例子。

Claims (16)

1、一种投影光学系统，包括：
配置成形成与第一图像共轭的第二图像的第一光学系统，以及
配置成包括反射来自所述第二图像的光的反射光学元件并投影与所述第二图像共轭的第三图像到投影表面的第二光学系统，
特征在于：
所述第一光学系统具有其符号与所述第二光学系统的佩茨瓦尔和的符号相反的佩茨瓦尔和。
2、一种投影光学系统，其中允许在共轭面A上显示图像信息的图像形成元件发射的多个光束倾斜地入射到共轭面B上以便在所述共轭面B上形成由所述图像形成元件形成的图像的放大的图像，特征在于：
所述投影光学系统至少包括：
第一光学系统，
第二光学系统，
所述第一光学系统和所述多个光束通常会聚于其上的所述第二光学系统之间的所述图像形成元件的中间图像，
仅由透射所述光束的透镜系统组成的所述第一光学系统中的具有折射能力的光学系统，
所述中间图像仅由所述第一光学系统的折射能力形成，
所述第二光学系统是包括反射所述光束并紧跟在所述中间图像的后面的具有正折射能力的反射镜的反射光学系统，以及
所述第一光学系统配置成补偿所述第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量。
3、一种投影光学系统，其中允许在共轭面A上显示图像信息的图像形成元件发射的多个光束倾斜地入射到共轭面B上，以便在所述共轭面B上形成由所述图像形成元件形成的图像的放大的图像，特征在于：
所述投影光学装置至少包括：
第一光学系统，
第二光学系统，
所述第一光学系统和所述多个光束通常会聚于其上的所述第二光学系统之间的所述图像形成元件的中间图像，
由透射所述光束的透镜系统和相对于所述第一光学系统的光轴旋转对称并具有负折射能力的反射镜组成的所述第一光学系统中的具有折射能力的光学系统，
所述中间图像仅由所述第一光学系统的折射能力形成，
所述第二光学系统是包括反射所述光束并紧跟在所述中间图像的后面的具有正折射能力的反射镜的反射光学系统，以及
所述第一光学系统配置成补偿所述第二光学系统中提供的佩茨瓦尔和分量。
4、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于所述第二光学系统中的具有正折射能力的反射镜的弯曲表面具有使其曲率从其与所述第一光学系统的光轴的交点到其圆周变小的形状。
5、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于所述第二光学系统内的具有正折射能力的所述反射镜具有在图像形成元件的副轴方向和主轴方向间具有不同能力的变形和多项式自由形状的表面。
6、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于所述第二光学系统内的具有正折射能力的所述反射镜具有旋转对称和非球面形状的表面。
7、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于所述第一光学系统的透镜具有至少一个具有非球面形状的表面。
8、根据权利要求7所述的投影光学系统，特征在于所述第一光学系统内的至少一个非球面表面定位在第三组中。
9、根据权利要求8所述的投影光学系统，特征在于所述第一光学系统的所述第三组内的至少一个非球面表面定位在具有正折射能力的透镜上。
10、根据权利要求7所述的投影光学系统，特征在于所述第一光学系统内的至少一个非球面表面是最接近所述共轭面B的透镜系统的表面。
11、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于所述中间图像是弯曲的并相对于垂直于所述第一光学系统的光轴的表面倾斜。
12、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于所述投影光学系统从所述图像形成元件到可透射的折射光学系统的第一表面通常是远心的。
13、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于将反射镜布置在所述第一光学系统的透镜之间。
14、根据权利要求2或3所述的投影光学系统，特征在于所述第一光学系统的佩茨瓦尔和分量为负。
15、根据权利要求14所述的投影光学系统，特征在于满足以下条件：
PTZ＜-0.0115
其中PTZ是所述第一光学系统的佩茨瓦尔和分量。
16、一种图像投影装置，特征在于安装有权利要求1-15中任一个所述的投影光学系统。
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