CN102998783A - 投影光学系统和图像显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于图像显示设备的投影光学系统，该图像显示设备包括施加光的照明光学系统和接收该施加的光照以形成投影图像的图像显示器。该投影光学系统具有多个透镜构成的投影透镜，第一反射镜，和凹面镜形成的第二镜反射镜。该投影光学系统被配置为将该投影图像投射到投影面上。通过该投影透镜入射在第一镜面上的投影光束呈现出发散。从第二镜面反射的投影光束在从第一镜面反射之后被会聚一次，并且一经会聚，投影光束接着投射在该投影面上。在投影光学系统中，投影透镜的各透镜当中最接近第一镜面的透镜的表面是凸面。

Description

投影光学系统和图像显示设备

技术领域

本发明涉及一种能够放大图像以在屏幕上显示该放大图像的投影光学系统和具有该投影光学系统的图像显示设备。

背景技术

有一种在本领域中已知的具有投影光学系统的图像显示设备，其能够放置在比该相关技术的图像显示设备被允许放置的位置更接近屏幕的一个位置。这种图像显示设备被称作“近距投影仪”。近距投影仪的设计目的如下。第一，该投影仪不会投射过于明亮的光以至于使站得靠近屏幕的主持人或演示者感觉刺眼，并且第二，该投影仪不会发出废气或噪音从而不会对观看及收听演讲的观众造成负面的影响。

这样的一种近距投影仪可以利用一种相关技术的投影光学系统(同轴且旋转对称)，以通过加宽投影光学系统的视角，或可能利用曲面镜，来减少投影仪与屏幕表面之间的距离。因而，具有能够加宽视角的相关技术投影光学系统的近距投影仪，通过改进该相关技术，可能实现前述的目的。然而，上述的相关技术投影光学系统中，布置于靠近屏幕侧的透镜的外径可能需要增大，其可能导致投影仪本身尺寸的增加。相反，具有曲面镜的近距投影仪可能能够以一种极近距离投影光而不提高投影仪本身的尺寸。

利用了曲面镜的近距投影仪的实例被公开于日本专利4329863(以下称“专利文献1”)和日本专利3727543(以下称“专利文献2”)。在专利文献1公开的近距投影仪中，凹面镜被布置在透镜光学系统后面，用于投影光。在专利文献2公开的近距投影仪中，凸面镜被布置在透镜光学系统后面，用于投影光。在这两种情况中，组件之间的排列准确度可以通过简单地顺序地安排透镜和反射镜来改善。然而在两种情况中，透镜光学系统和反射镜之间可能需要长的距离，这可能导致投影光学系统的尺寸增加。

同时，能够缩小透镜光学系统和反射镜之间距离的近距投影仪的例子被公开在日本未审公开的专利申请第2009-157223号(以下称“专利文献3”)和日本未审公开的专利申请第2009-145672号(以下称“专利文献4”)中。这些公开于专利文献3和专利文献4的近距投影仪包括一个反射体，其配置为弯曲或折叠透镜光学系统和反射体之间的长距离的光路，从而可能减少投影光学系统的尺寸。

在专利文献3公开的投影仪中，可能通过在透镜光学系统之后顺序地安排一个凹面镜和一个凸面镜和一个凸面镜来减少投影光学系统的尺寸。在专利文献4公开的投影仪中，投影光学系统的尺寸可以通过在一个凹面镜后面安排一个平面镜而缩小。

然而专利文献3和4公开的任何一个投影光学系统在图像显示器和曲面镜之间具有长的距离。因此，如果用户要求在比相关技术的投影仪的容许的放置位置更接近屏幕的位置放置投影仪，该投影光学系统的长度本身可能就成为一种障碍。

日本专利4210314(以下称“专利文献5”)公开了一种用于消除“投影光学系统本身的尺寸”的限制的技术。具体地，专利文献5公开了一种投影光学系统，其具有一个图像显示器，其显示面垂直于屏幕表面。具有这种垂直配置，投影仪主体能够被放置得比相关技术投影仪的容许的位置更接近于屏幕，因为投影光学系统长度本身带来的障碍可能被解决或消除。

然而，尽管如专利文献5公开的投影光学系统具有垂直配置，其能够在一个极近距投射图像同时缩小其大小，自透镜光学系统入射到反射镜系统上的发散光可能需要被增大以使更接近屏幕的投影仪在屏幕投影上显示一个更大的图像。然而如果发散光被增大，可能发生以下三个问题。

亦即，第一，可能难以校正穿过透镜系统的光轴之外的部分的投影光通量的畸变。第二，该扩散光通量在入射到凹面镜上之前入射到最接近第一反射镜的透镜表面上。第三，从凹面镜反射的光在达到屏幕之前入射到在向屏幕的路径中间的第一反射镜上。

如专利文献5公开的技术所示，如果最接近第一反射镜的透镜表面是凹面，随着从光轴到对应透镜位置的距离增加，每个透镜表面逐渐地朝该第一反射镜突出。进一步，考虑到像差校正和误差敏感度，若最接近反射镜的透镜表面是凹面，在控制具有增大发散的光通量的投影光学系统中，光束的折射角是极大的。因此可能难以校正整个屏幕区域的畸变。在该情况下，由于光束的折射角大，投影光学系统的组件布置方面存在最微小的移位，图像质量也可能急剧恶化。

进一步，在专利文献5公开的垂直投影光学系统中，具有一个平行于屏幕布置的投影透镜，与投影光学系统垂直于屏幕布置的水平投影光学系统中的投影透镜相比，微粒例如灰尘可能容易地附着于该投影透镜或反射镜。另外，在上述情况的结构中，附着的灰尘可能落在垂直投影光学系统上。相应地，如果附着在投影系统上的微粒或灰尘保持附着，该附着的微粒可能显示在该屏幕上而不会由于重力效应自动地离开投影透镜。

另外，由于专利文献5公开的投影光学系统中的透镜光学系统的视角是窄的，附着到两个反射镜之一上的微粒均导致投影光束反射离开其表面，可能影响屏幕投影表面上的投射光量。在此情形下，即便在反射镜和其上投射投影光的屏幕上的投影面之间布置防尘玻璃，可能也难以防止大小0.01mm或者更小的细小颗粒侵入投影面。

相关技术文件

专利文件

专利文件1：日本专利号4329863

专利文件2：日本专利号3727543

专利文件3：日本未审公开专利申请2009-157223

专利文件4：日本未审公开专利申请2009-145672

专利文件5：日本专利号4210314

发明内容

于是，本发明的一个实施例的总的目的在于提供一种投影光学系统和具有该投影光学系统的图像显示设备，当图像从更接近屏幕投影面的位置投射时，其能够在屏幕上投射放大图像。

进一步，本发明实施例的一个另外的目的是提供一种具有垂直投影光学系统的投影光学系统和图像显示设备，其能够防止由于微粒例如灰尘对投射到投影面上的光量造成的副作用。

根据一个实施例，提供了一种用于图像显示设备的投影光学系统。该投影光学系统包括个照明光学系统，其配置为施加从光源出射的光；以及图像显示器，其配置为接收从照明光学系统施加的光以形成投影图像。该投影光学系统包括投影透镜，该投影透镜由多个透镜组成；第一反射镜；和凹面镜形成的第二反射镜。该投影光学系统被构造成将由该图像显示器形成的投影图像投射到投影面上。该投影光学系统中，通过该投影透镜被入射到第一反射镜上的投影光通量是呈现发散的光通量。此外，在投影光学系统中，在已经从第一反射镜反射后从第二反射镜反射的投影光通量被会聚一次，然后经会聚的投影光束投射在该投影面上。此外，在投影光学系统中，投影透镜的各透镜当中最接近第一反射镜的透镜的透镜表面是凸面。

根据另一个实施例，提供了一种用于图像显示设备的投影光学系统。该投影光学系统包括照明光学系统，其配置为施加从光源出射的光；以及图像显示器，其配置为接收从照明光学系统施加的光以形成投影图像。该投影光学系统包括由多个透镜组组成的透镜光学系统；以及反射镜光学系统，该反射镜光学系统由第一反射镜和形成凹面镜的第二反射镜组成。该投影光学系统被配置为将由该图像显示器形成的该投影图像投射到投影面上。在该投影光学系统中，在第一反射镜和第二反射镜之间形成中间图像，该中间图像由与位于最接近透镜光学系统光轴的图像显示器相关联的像素组成，并且透镜光学系统的透镜组中的最接近第一反射镜的透镜的透镜表面是凸面。

根据另一个实施例，提供了一种图像显示设备，包括上述投影系统中的一种；照明光学系统，其配置为施加从光源出射的光；以及图像显示器，其配置为接收从照明光学系统施加的光以形成投影图像。

该实施例另外的目的和优点的一部分将在随后的说明中陈述，而一部分将从该说明中显而易见，或者可以通过实践该发明获悉。

应当理解上述的一般说明及其后的详细说明都仅仅是示例性和说明性的，不作为权利要求限制该发明。

附图说明

其它目的和实施例的更多特征将在以下详细说明中结合附图表明，其中：

图1是示出根据一个实施例的图像显示设备的实例的光学布置图；

图2是示出在根据一个实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的实例的侧视图；

图3是示出由该投影光学系统投射的光的特征的光线图；

图4是示出根据该实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图5是示出由该投影光学系统投射的光的特征的光线图；

图6是示出根据另一个实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图7是示出根据另一个实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图8是示出根据另一个实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图9是示出根据另一个实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图10是示出由该投影光学系统投射的光的特征的光线图；

图11是示出根据该实施例的图像显示设备中提供的反射图像显示器的一个实例的平面图；

图12是示出根据该实施例的图像显示设备中提供的透镜光学系统的一个实例的侧视图；

图13是示出根据一个实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图14是示出由该投影光学系统投射的光的特征的光线图；

图15是示出根据另一实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图16是示出根据另一实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的主体的一个实例的侧视图；

图17是示出由该投影光学系统投射的光的轨迹的光线图；

图18是示出根据该实施例的图像显示设备中提供的反射图像显示器的一个实例的平面图；

图19是示出在根据该实施例的图像显示设备中提供的透镜光学系统的一个实例的侧视图；

图20是示出同轴投影光学系统的结构的表格；

图21是示出各个面的非球面系数的表格；

图22A和22B展示了用于形成第二反射镜10的反射平面的系数的表格；和

图23是示出第一反射镜9，第二反射镜10和防尘玻璃11的布局的表格。

具体实施方式

优选实施例参考附图描述如下。

下面参考附图描述图像显示设备的优选实施例。图1是示出根据一个实施例的成像装置中提供的光引擎的主体的一个实例的侧视图。在下文的说明中，Z轴表示投影光学系统的光轴方向，Y轴表示照明光学系统的光轴方向，X轴表示与Z轴和Y轴垂直的光轴方向。

在图1中，投影仪100包括照明光学系统，配置为照明数字微反射镜设备(DMD)7，该DMD7用作利用从作为光源的灯1的光的反射图像显示器，投影光学系统配置为将从该DMD反射的光向作为投影面的屏幕20投射。图1仅展示了作为投影光学系统的一部分的透镜光学系统8。

注意，在下面的实施例中作为反射图像显示器DMD被用作图像显示器的一个实例。然而，根据该实施例的该图像显示设备包括不限于DMD的图像显示器。根据该实施例的该图像显示设备可以包括其它类型的图像显示器，例如液晶面板。

接下来，描述提供在该投影仪100中的照明光学系统。从作为光源的灯1出射的光被反射体2会聚或集中到积分杆3(integrator rod)的入口。该积分杆3可以是例如由四个反射镜以隧道的形式组合形成的光导管。会聚在积分杆3入口处的光在积分杆3内部的反射镜表面反复反射，由此，在积分杆3的出口处光强可以变得均匀。

积分杆3的出口可以充当一个面光源，配置为发出具有均匀光强度的光线。相应地，来自该面光源的光源图像可以通过DMD照明透镜4，第一反射器5，和第二反射器6形成在作为图像显示器的DMD7的有效图像区域中。该DMD照明透镜4作为用于有效地向DMD7的有效图像区域施加光的光学装置。第一反射器5形成为平面镜，而第二反射器6形成为曲面镜(即，凹面镜)。

从积分杆3出射的光通过DMD照明透镜4的正面，并且从第一反射器5反射，使得从第一反射器5反射的光被在右下方反射，以在朝向第二反射器6的方向传播，如图1所示。从第二反射器6反射的光照明DMD7的表面，并且照明DMD7该表面的光进一步从该DMD7的有效图像区域内的反射镜反射离开。因此对应于图像投影光的反射光通量正好在第二反射器6旁边通过，以入射到构成投影光学系统的透镜光学系统8上。该照明光学系统包括灯1和第二反射器6。

由于照明光学系统以均匀光量的照明光照明该DMD7，DMD7显示出均匀照明分布。因此，由从照明光学系统通过DMD7投射的光放大的投影图像同样地显示出均匀的照明分布。

DMD7由多个微反射镜组成，各微反射镜的角度可以在+12度到-12度的范围内变化。例如，如果每个微反射镜的角度是-12度，从该微反射镜反射的光可以被配置为入射到投影透镜上。此状态被称作“打开状态”。例如，如果每个微反射镜的角度是+12度，从该微反射镜反射的光可以被配置为不入射到投影透镜上。此状态被称作“关闭状态”。

DMD7的微反射镜对应于显示在投影面上的图像的像素。相应地，形成在屏幕20上显示的图像的投影光(投影图像光)可以通过控制DMD7的微反射镜的倾斜角度经投影光学系统来投射。

图1仅示出了透镜光学系统8，而包括在投影光学系统中的反射镜光学系统的示意图在图1中被省略了。透镜光学系统8包括由多个透镜构成的投影透镜和保持投影透镜的镜筒。图1中，镜筒的图示被省略。同样未示出的反射镜光学系统包括反射镜，配置为在朝向屏幕20的方向反射自投影透镜获得的投影光通量。

第一实施例

接下来描述根据第一实施例的图像显示设备中设置的投影光学系统。图2是示出在根据第一实施例的图像显示设备中设置的投影光学系统的放大的主体的示意图。图2中省略了照明光学系统的图示。图2示出了投影光学系统，其配置为在DMD7的所有的微反射镜处于打开状态的同时，在作为投影面的屏幕20(未示出)上投射整个有效图像区域。在图2中，投影光通量14从DMD7的有效图像区域的一端入射在透镜光学系统8上。该投影光通量可以表示为两条经由第一反射镜9和第二反射镜10达到屏幕20(未示出)的线路，第一反射镜9和第二反射镜10构成反射镜光学系统8的一部分。

透镜光学系统8由组装在镜筒81内部的多个透镜组成。投影光通量14会聚在镜筒81内部，并且该会聚的投影光通量14接着在朝第一反射镜9的方向传播同时扩散。第一反射镜9不局限于平面镜。如果该第一反射镜9是凸面镜，从第一反射镜9反射的投影光通量14呈现增大的发散度。在此情形下，从第一反射镜9反射的投影光通量14可以例如在朝第二反射镜10引导的路径中与镜筒81碰撞。因而，投影光通量14可以被阻碍(被遮蔽)。从而，优选该第一反射镜9是平面镜或凹面镜。

进一步，将从第一反射镜9获得的投影光通量14反射向屏幕20的方向的第二反射镜10需要是凹面镜。如果第二反射镜10是平面镜或凸面镜，反射的投影光通量14可能扩散。因此，反射的投影光通量14不在朝屏幕20(未示出)的方向传播。

即，如果第一反射镜9是平面镜或凸面镜，并且第二反射镜10是凹面镜，则从第二反射镜10反射的投影光通量14在屏幕20和第二反射镜10中间被会聚或集中之后扩散。从而，该投影光通量14能够投射在屏幕20上。

为了在屏幕20上显示放大图像，同时将投影仪100设置在极靠近屏幕20的位置，需要提高从透镜光学系统8入射在反射镜光学系统上的光束的发散，在从反射镜光学系统中提供的第二反射镜10(凹面镜)反射之后会聚该投影光通量14，并且将会聚位置15设置在靠近第二反射镜10而且远离屏幕20的位置上。

如果会聚位置15远离屏幕20但不靠近第二反射镜10，则从设置在极靠近屏幕20的位置上的投影仪100获得的投影光通量14的发散是不够的。从而，在屏幕20上不会显示大的图像。

例如，如图3所示，如果会聚位置15远离屏幕20而且靠近第二反射镜10，则来自投影仪100的投影光通量14足够发散，即便投影仪100被设置在极靠近屏幕20的位置。从而，足够发散的投影光通量14可以在屏幕20的整个表面上显示放大图像。

以下，会聚位置15被进一步详细地描述。优选会聚位置15远离屏幕20(即更接近第二反射镜10)；然而会聚位置15太靠近第二反射镜10也是不合需要的。优选会聚位置15位于比作为凹面镜的第二反射镜10更接近第一反射镜9的位置。

参考图4，给出希望会聚位置15位于比第二反射镜10更接近的第一反射镜9的位置的理由如下。图4是示出根据实施例的投影仪100中提供的投影光学系统的主体的放大图。在这个实例中，会聚位置15位于比第一反射镜9更接近第二反射镜10的位置。投影光通量14会聚到会聚位置15，并且会聚的投影光通量14接着立刻扩散。在此情形下，如果会聚位置15不靠近第一反射镜9而靠近第二反射镜10，如图4所示，第一反射镜9可以放置于投影光通量14从会聚位置15扩散的光路上。在此情形下，投影光通量14的一部分可能被第一反射镜9阻碍。

在图5中，比较从第二反射镜10反射并且朝屏幕20的方向前进的、射到投影光通量14边缘的投影光141，和射到投影光通量14的另一个边缘的投影光142，则投影光141从第二反射镜10反射并且经由会聚位置15投射在屏幕20上，而投影光142从第二反射镜10反射后传播到会聚位置15但是接着被第一反射镜9阻碍。结果是，期望用投影光通量14显示在屏幕20上的图像可能具有缺少的部分。由于这个理由，优选会聚位置15接近第一反射镜9。

如果如上所述，会聚位置15不靠近第一反射镜9而远离第一反射镜9并且靠近第二反射镜10，投影光通量14的一部分可能被投影光学系统阻碍。结果是，放大图像不会被显示在屏幕20上。在根据该实施例的投影仪100中，会聚位置15设置在远离屏幕20且更接近第二反射镜10的位置，并且更接近第一反射镜9。然而会聚位置15太靠近第二反射镜9也是不合需要的。以这种结构，根据该实施例的投影仪100能够以离屏幕20极近的距离在屏幕20上显示放大图像。

进一步，如果会聚位置15不靠近第一反射镜9但是靠近第二反射镜10，与到达屏幕20的投影光141相比，作为投影光通量14的一部分的投影光142具有一个角度以相对于平行于X-Z平面的屏幕20弯曲。换句话说，当反射离开第二反射镜10的投影光通量14的第一边缘(投影光141)与屏幕20的法线(即，与切线正交的线)之间的角度，以及第二边缘(投影光142)与屏幕20的该法线之间的角度，具有不同的符号(对于角度)时，投影光通量14被透镜光学系统8阻碍。

从而，在根据该实施例的投影仪100中，与投影光通量14关联在在水平方向上中心入射到作为投影面的屏幕上的投影图像上的每条光线，与屏幕20的法线之间的角度，具有相同的符号。

第二实施例

接下来描述根据第二实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。图6是示出在根据第二实施例的图像显示设备中设置的投影光学系统的放大的主体的示意图。

在根据第二实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统中第二反射镜10上方安排防尘玻璃11的目的是保护凹面镜的第二反射镜10和防止微粒例如灰尘侵入透镜光学系统8。注意通过在投影光学系统中安排防尘玻璃11，投射图像的质量不会恶化。

优选在根据第二实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统中的防尘玻璃11尽可能小。即如果防尘玻璃11大，该投影光学系统本身也会大，导致投影仪100的尺寸增加。

从第二反射镜10反射以朝屏幕20(未示出)传播的投影光通量14被会聚一次，并且一经会聚，投影光通量14接着扩散。为了实现在投影光学系统中布置防尘玻璃11而不增加防尘玻璃11的尺寸的目的，投影光学系统可以配置为使会聚位置15靠近防尘玻璃11。如图6所示，如果投影光通量14的会聚位置15靠近防尘玻璃11，防尘玻璃11的尺寸不需要增大。因此，投影光学系统可以缩小。然而，如果投影光通量14的会聚位置15远离防尘玻璃11，则投影光通量14立刻扩散。因此防尘玻璃11的尺寸可能必须增大。

即，在根据该实施例的投影仪100中，优选将会聚位置15设置在一个远离屏幕20并且靠近第二反射镜10的位置，并且在比第二反射镜更靠近第一反射镜9的位置，并且更靠近防尘玻璃11，以满足以下三个要求：(1)从第二反射镜10朝屏幕20前进的投影光通量14不会被阻挡，(2)包括透镜光学系统8、第一反射镜9、和第二反射镜10的整个投影光学系统的尺寸缩小，以及(3)防尘玻璃11的尺寸可以缩小。注意会聚位置15是投影光通量14在从第二反射镜10反射之后会聚的位置。

第三实施例

接下来描述根据第三实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。图7是示出作为根据第三实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的放大主体的第三实施例的特征的示意图。前述第二实施例中已经描述了会聚位置15的优选位置更靠近防尘玻璃11。如果图6所示的第二实施例中的第一反射镜9在纸上以逆时针方向旋转，会聚位置15在甚至更靠近防尘玻璃11和第一反射镜9的位置，如图7虚线所示。然而以此结构，反射离开第一反射镜9的投影光通量14可能易受透镜光学系统8或镜筒81的阻挡。

具体地，如果在透镜光学系统8当中最接近第一反射镜9的透镜是凹面(即凹透镜)，则从第一反射镜9反射的投影光通量14很可能打在凹透镜的外圆周部分上。

另一方面，如果第一反射镜9的角度在纸上以顺时针方向旋转，投影光通量14可能被调整以使得从第一反射镜9反射的投影光通量14不被光学系统8或镜筒81阻挡。然而，如果第一反射镜9的角度在纸上以顺时针方向旋转，从第一反射镜9反射的投影光通量14的光路在远离X-Y平面的方向被移动。在此情形下，第二反射镜10必须根据投影光通量14光路的移动而被移动。即，第二反射镜10可能需要在纸面上向上的方向移动。如果第二反射镜10在纸面上向上的方向移动，投影光学系统可能变得笨重。

从而，为了减少投影光学系统的尺寸，投影光学系统优选配置为使从第一反射镜9反射的投影光通量14通过有可能最接近构成透镜光学系统8的透镜或镜筒81的位置以到达第二反射镜10，同时将会聚位置15设置靠近防尘玻璃11。

为了获得具有上述结构的投影光学系统，透镜光学系统8的结构需要改善。图8是示出透镜光学系统8的各投影透镜当中最接近第一反射镜9的透镜具有凸透镜表面。如图8所示，在透镜80具有凸透镜表面的情况下，即使投影光通量14通过靠近透镜80的位置，投影光通量14也不会被透镜80的外圆周部分或镜筒81的上端阻挡。进一步，即使从第一反射镜9反射的投影光通量14具有高的发散，投影光通量14也能到达第二反射镜10。

根据前述第三实施例，可以实施对具有增大发散的投影光通量14的像差校正管理，并且误差敏感度可以降低。

第四实施例

接下来描述根据第四实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。图9是示出第四实施例的特征的示意图，其是根据第四实施例的图像显示设备提供的投影光学系统的放大主体，比起通过由第三实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统所控制的发散，其控制的反射光束的发散更高。

图9中，透镜光学系统8a包括布置于最接近第一反射镜9的非典型透镜(atypical lens)80a和保持该非典型透镜80a的镜筒81a等。如图9所示，在构成透镜光学系统8a的透镜当中，布置得最接近第一反射镜9的非典型透镜80a被切割以使该非典型透镜80a的直径减少为其它透镜直径的一半。结果，切口部分形成在第一反射镜9在透镜光学系统80a侧的端部上。以此结构，即使从第一反射镜9反射的投影光通量14具有高的扩散度并因而呈现出一个扩散的光路，投影光通量14也不会被透镜光学系统8a阻挡并能到达第二反射镜10。

于是，通过在镜筒81a的端部和最接近第一反射镜9的透镜80a中形成该切口部分，允许投影光通量14透过的路径可以被加宽。因此，投影仪100可以具有该投影光学系统，其大小和重量缩小，而且可以在离屏幕20极近范围处在屏幕20上投射一个放大图像。

从图9中展示的光线中清楚可见，透镜80a的可使用范围是与透镜80a的切口部分相对的剩余部分。于是投射在屏幕20上的分辨率和亮度不会被影响。

第五实施例

接下来描述根据第五实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。图10是示出通过投影光学系统投射的光的路径的光线图。在图10中，最佳的会聚位置15通过设置透镜光学系统8，第一反射镜9，第二反射镜10和防尘玻璃11形成，并且七条光线从图11中所示的DMD7上的十五个点中每个点描绘。图11是DMD7的平面图。在图11中，在DMD7的平面上的多个点当中，置于X轴线方向中间和DMD7的平面在Y轴线方向下端的点71在Y轴线方向偏心地布置。偏心量是1.56mm。

继续回到图10说明该实施例。如图10所示，在会聚位置15的光的聚集能量并不是窄得如同一个点；然而，投影光学系统可以通过在靠近会聚位置15的位置安排防尘玻璃11来缩小体积。

进一步，通过将会聚位置15设置在靠近第一反射镜9的位置，即将会聚位置15设置于靠近包括第一反射镜9的反射面的无限宽的虚拟平面，投影光通量14将不会被第一反射镜9阻挡。另外，由于第一反射镜9可以布置成不远离第二反射镜10，投影光学系统的尺寸可以被缩小。

注意，也可以考虑与上述实施例中应用的投影仪100结构不同的投影仪。投影仪被配置为使从DMD7出射的投影光通量14不从第一反射镜9反射，而穿过透镜光学系统8的投影光通量14入射到第二反射镜10。在具有这样的结构的投影仪中，如果投影光学系统布置在投影仪的外部，该投影仪的主体可能与屏幕20抵触。相应地，具有这种结构的投影仪可能不能放置在离屏幕20近距离的地方。即，应用于根据上述实施例的图像显示设备的投影仪100被配置为使得呈现出高发散的投影光通量14经由第一反射镜9和第二反射镜10被反射，并且投射在屏幕20上。于是，根据上述实施例的具有投影仪100的图像显示设备能够从极靠近屏幕20的位置将图像投影在屏幕20上。

图12示出透镜光学系统8的结构实例。在图12中，透镜的光轴被定义为Z轴，而其它两个与Z轴垂直的轴分别被定义为X轴和Y轴。图12所示的透镜光学系统8是同轴光学系统，其中各透镜的相应光轴位于相同的直线上。

在图18中，在图18所示的DMD7的平面上的多个点当中，置于DMD7的平面在Y轴线方向的下端的点71在Y轴线方向偏心地布置，偏心量是1.56mm。即，在图12中，DMD7的光轴位于DMD7的下端1.56mm以下。

第六实施例

接下来描述根据第六实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。图13是示出在根据第六实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的放大的主体的示意图。注意，图13中省略了照明光学系统的图示。图13示出在DMD7的所有的微反射镜处于打开状态的同时，整个有效图像区域投射在作为投影面的屏幕20(未示出)上的投影光学系统。在图13中，投影光通量14从DMD7的有效图像区域的一端入射在透镜光学系统8上。该投影光通量可以表示为两条经由第一反射镜9和第二反射镜10达到屏幕20(未示出)的线路，第一反射镜9和第二反射镜10构成反射镜光学系统8。

透镜光学系统8由组装在镜筒81内部的多个透镜组成。投影光通量14会聚在镜筒81内部，并且该会聚的投影光通量14接着在朝第一反射镜9的方向传播同时扩散。第一反射镜9不局限于平面镜。如果该第一反射镜9是凸面镜，已经从第一反射镜9反射的投影光通量14的发散增大。在此情形下，从第一反射镜9反射的投影光通量14可以例如在朝第二反射镜10引导的路径中与镜筒81碰撞。因而，投影光通量14可以被阻碍(被遮蔽)。从而，优选该第一反射镜9是平面镜或凹面镜。

进一步，将从第一反射镜9反射的投影光通量14向屏幕20的方向反射的第二反射镜10需要为凹面镜。如果第二反射镜10是平面镜或凸面镜，反射的投影光通量14会扩散。在此情形下，反射的投影光通量14不会朝屏幕20的方向传播。

即，如果第一反射镜9是平面镜或凸面镜，并且第二反射镜10是凹面镜，则从第二反射镜10反射的投影光通量14在屏幕20和第二反射镜10中间被会聚或集中之后扩散。从而，该投影光通量14能够投射在屏幕20上。

为了在屏幕20上显示放大图像，同时将投影仪100设置在极靠近屏幕20的位置，必须提高从透镜光学系统8入射在反射镜光学系统上的光束的发散，该投影光通量14在从反射镜光学系统中提供的第二反射镜10(凹面镜)反射之后会聚，并且将会聚位置15设置在靠近第二反射镜10而且远离屏幕20的位置上。

如果会聚位置15远离屏幕20但不靠近第二反射镜10，则从设置在极靠近屏幕20的位置上的投影仪100获得的投影光通量14的发散是不够的。从而，在屏幕20上不会显示大的图像。

例如，如图14所示，如果会聚位置15远离屏幕20而且靠近第二反射镜10，则来自投影仪100的投影光通量14足够发散，即便投影仪100被设置在极靠近屏幕20的位置。从而，足够发散的投影光通量14可以在屏幕20的整个表面上显示放大图像。

继续回到图13说明该实施例。如图13所示，由于透镜光学系统8沿着重力方向竖直地布置，因此最接近第一反射镜9的透镜优选具有凸面。利用具有凸面的透镜，灰尘不会容易附着在透镜表面，而透镜表面附着的灰尘可能沿着透镜表面靠重力自然下落。灰尘不会进一步侵入镜筒81内部。因此，透镜光学系统8的各透镜当中，最接近DMD7的透镜的表面可能很少落灰尘。

在根据如上所述实施例的投影仪100中，会聚位置15设置在远离屏幕20而且更靠近第二反射镜10。相应地，即使投影仪100放置在极靠近屏幕20的位置，也可以在屏幕20上显示一个放大图像。进一步，即使透镜光学系统8在投影仪100中垂直布置，灰尘也不会被反映在投影图像中。

第七实施例

接下来描述根据第七实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。在图13所示的投影光学系统中，第一反射镜9的面积用S1表示，第二反射镜10的面积用S2表示，S1和S2的关系可表示为S1＜S2，其可以用图13展示的结构来表现。反射镜的面积与灰尘颗粒尺寸的比例越小，灰尘的反射对屏幕(即，用“面积H”表示)或者屏幕上的光量上的不良影响越小。例如，当具有0.01mm颗粒尺寸的灰尘附着在第一反射镜9上时，与相同颗粒尺寸的灰尘附着在第二反射镜10上相比，在屏幕上的不良影响可能更大。

因此，为了降低例如在屏幕上反射的灰尘或者由于灰尘的反射带来的屏幕光量的下降在屏幕上的不良影响，而不改变屏幕的面积H，优选增大第一反射镜9的面积S1。然而这就需要增大透镜光学系统8的视角以增大第一反射镜9的面积S1。为了在透镜光学系统8的视角增大之后缩小投影光学系统整个结构的体积，在透镜光学系统8的各透镜组当中，优选对靠近第一反射镜9的透镜组采用凹透镜组，而对靠近DMD7的透镜组采用具有正屈光力的凸透镜。

以此结构，投影光通量14的扩散度被进一步增大，由此，从第一反射镜9反射的投影光通量14可以照在透镜光学系统8上，被透镜光学系统8阻挡。因此，为了克服这种结果，透镜光学系统8的可能的障碍部分可以从由第一反射镜9反射并朝第二反射镜10前进的投影光通量14的光路中被除去，以使投影光通量14不会被透镜光学系统8阻挡。因而，对构成透镜光学系统8的各透镜当中最接近第一反射镜9的透镜可以采用一个非典型透镜，以使得透镜光学系统8不会阻挡投影光通量14。

图15是示出根据该实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的侧视图，其中对最接近第一反射镜9的透镜采用非典型透镜。图15中，透镜光学系统8a包括布置于最接近第一反射镜9的非典型透镜80a和保持该非典型透镜80a的镜筒81a等。如图15所示，在构成透镜光学系统8a的透镜当中，最接近第一反射镜9的该非典型透镜80a的大致一半被切割而另一半保持未移除。以这种结构，透镜光学系统8a的任意部分都不会妨碍从第一反射镜9反射朝第二反射镜14前进的投影光通量14的光路。另外，即使从第一反射镜9反射的投影光通量14具有更高的扩散度，投影光通量14也不会被透镜光学系统8a 阻挡并能到达第二反射镜10。

相应地，通过在镜筒81a的端部和最靠近第一反射镜9的透镜80a形成该切口部分，允许投影光通量14透过的光路可以被加宽。因此，投影仪100可以具有该投影光学系统，其大小和重量缩小，而且可以以一个极近的距离在屏幕20上投射一个放大图像。

从图15中所示的光线中清楚可见，透镜80a的可使用范围是与透镜80a的切口部分正相反的剩余部分。于是投射在屏幕20上的分辨率和亮度不会被影响。

注意，透镜80a可以由塑料透镜或者模制透镜形成，其原始包括切割部分。

第八实施例

接下来描述根据第八实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。图16是示出在根据第八实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统的放大的主体的示意图。

在根据第八实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统中，第二反射镜10上方安排防尘玻璃11的目的是保护凹面镜的第二反射镜10和防止微粒例如灰尘侵入透镜光学系统8。注意，通过在投影光学系统中安排防尘玻璃11，投射图像的质量不会恶化。

优选在根据第八实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统中防尘玻璃11尽可能小。即如果防尘玻璃11是大的，该投影光学系统本身也会大，导致投影仪100的尺寸增加。

从第二反射镜10反射以朝屏幕20(未示出)传播的投影光通量14被会聚一次，并且一经会聚，投影光通量14接着扩散。为了实现在投影光学系统中安排防尘玻璃11而不增加防尘玻璃11的尺寸的目的，投影光学系统可以配置为使会聚位置15靠近防尘玻璃11。如图16所示，如果投影光通量14的会聚位置15靠近防尘玻璃11，防尘玻璃11的尺寸不需要增大。因此，投影光学系统可以缩小。然而，如果投影光通量14的会聚位置15远离防尘玻璃11，则投影光通量14立刻扩散。因此防尘玻璃11的尺寸可能必须增大。

即在根据该实施例的投影仪100中，优选将会聚位置15设置在靠近防尘玻璃11和平面镜的第一反射镜9的位置，以满足以下三个要求：(1)从第二反射镜10朝屏幕20方向前进的投影光通量14不会被阻挡，(2)包括透镜光学系统8、第一反射镜9、和第二反射镜10的整个投影光学系统的尺寸可能被缩小，以及(3)防尘玻璃11的尺寸可以缩小。

进一步，当灰尘在会聚位置15中累积时，进入屏幕20的光量会减少。相应地，可以布置防尘玻璃11，以使该防尘玻璃11覆盖会聚位置15，同时防尘玻璃11向整个投影光通量14倾斜。例如，如16图所示，防尘玻璃11可以平行于DMD7的平面布置。

第九实施例

接下来描述根据第九实施例的图像显示设备中提供的投影光学系统。图17是示出通过投影光学系统投射的光的轨迹的光线图。在图17中，示于图18的DMD7上的十五个点每个描绘出七条光线。在图17中，附图标记16和17各自表示中间图像被形成在该实施例的投影仪100的光路中的一个最佳位置。

图18是DMD7的平面图。在图18中，在DMD7的平面上的多个点当中，置于X轴线方向中间和DMD7的平面在Y轴线方向的下端的点71偏心地布置在Y轴线方向。偏心量是1.56mm。

继续回到图17说明该实施例。图17是示出通过根据第九实施例的图像显示设备中应用的投影光学系统投射在屏幕上的光的轨迹的光线图。如图17所示，投影光学系统包括两个耦合光学系统，包括透镜光学系统8和凹面镜形成的第二反射镜10。透镜光学系统8包含形成DMD7的图像(中间图像)的功能。第二反射镜10起到在屏幕20上形成DMD7的中间图像的功能。

具有两个耦合光学系统的投影光学系统呈现出在屏幕20上形成一个“明析的”或者“锐利的”DMD7的图像的功能。在此情形下，DMD7的中间图像可以是一个“模糊的”或者“失真的”图像。可能更优选该中间图像是一个“模糊的”图像，以免灰尘的微粒反射在屏幕20上。即，如果中间图像是“明析的”或者“锐利的”，该“明析的中间图像”被第二反射镜10反射，在屏幕20上形成一个“明析图像”。

如果在形成中间图像的平面镜的第一反射镜9周围存在灰尘，该灰尘的图像会明析地反射在屏幕20上。另一方面，如果中间图像是“模糊的”图像，该模糊图像被第二反射镜10反射，在屏幕20上明析地形成一个“模糊图像”。于是，即使灰尘附着在第一反射镜9上，该灰尘的图像也是不显著的“模糊图像”。因此，优选在透镜光学系统8中形成“模糊图像”，以将从反射镜10反射“模糊的中间图像”明析地形成在屏幕20上。

然而，可能难以形成由靠近光轴的像素组成的“模糊的”中间图像。相应地，根据第九实施例的图像显示设备中应用的投影光学系统被配置为，使得由靠近光轴的像素组成的中间图像不形成在平面镜的第一反射镜上。

在图17中，附图标记16表示由靠近光轴的像素组成的中间图像的位置。同样地，附图标记17表示由远离(离开)光轴的像素组成的中间图像的位置。在DMD7中，由位于距透镜光学系统8的光轴最远处的像素组成的中间图像可能自然地具有增大的畸变。于是，由于光斑点直径变得更大，在反射镜上反射的灰尘就可能更小。

凹面镜的第二反射镜10被配置为将在透镜光学系统8中形成的中间图像形成在屏幕20上。因此，如果灰尘出现在位置16周围，灰尘的图像可能形成在屏幕20上。具体地，如果在具有小斑点直径的明析的中间图像的位置存在灰尘，该灰尘的图像可能会明析地反射在屏幕20上。另一方面，如果在具有大斑点直径的明析的中间图像的位置存在灰尘，该灰尘的图像可能会作为一个“模糊的”图像，从而不被察觉地反射在屏幕20上。相应地，优选在透镜光学系统8和第一反射镜9之间形成由位于远离光轴的像素组成的中间图像。利用这样的结构，可获得投影放大图像的图像显示设备，该图像显示设备通过实现大像场弯曲并将屏幕20与投影仪100之间的距离减至最小能够在屏幕20上投影放大图像。

如果由位于从靠近光轴到远离光轴的像素组成的中间图像被形成在第一反射镜9的反射面上，则形成这样一个中间图像，使得该中间图像在第二反射镜10的反射面上具有大斑点直径以模糊该中间图像，而且该中间图像形成在第一反射镜9和第二反射镜10之间。以这种结构，附着在第一反射镜9上的灰尘不会反射在屏幕20上。

通过对透镜光学系统8中在第一反射镜9侧的透镜采用两个非球面透镜，可以将斑点直径调整到最佳尺寸。进一步，非球面透镜可以用于靠近光阑的透镜，使得由靠近光轴的像素组成的中间图像的斑点直径增大，同时减小由靠近光轴的像素组成的图像在屏幕20的投影面上的斑点直径。

注意，也可以考虑与上述实施例中应用的投影仪100结构不同的投影仪。投影仪被配置为使从DMD7出射的投影光通量14不从第一反射镜9反射，而已经穿过透镜光学系统8的投影光通量14入射到第二反射镜10。在具有这样的结构的投影仪中，如果投影光学系统布置在投影仪的外部，该投影仪的主体可能与屏幕20碰撞。相应地，具有这种结构的投影仪不能放置在离屏幕20近距离的地方。即，应用于根据上述实施例的图像显示设备的投影仪100被配置为使得呈现出高扩散度的投影光通量14经由第一反射镜9和第二反射镜10反射，并且投射在屏幕20上。相应地，根据上述实施例具有投影仪100的图像显示设备能够从极靠近屏幕20的位置将图像投影在屏幕20上。

图19示出透镜光学系统8的一种结构实例。在图19中，透镜的光轴被定义为Z轴，而其它两个与Z轴垂直的轴分别被定义为X轴和Y轴。图19所示的透镜光学系统8是同轴光学系统，其中各透镜的相应光轴位于相同的直线上。

在图18中，在图18所示的DMD7的平面上的多个点当中，置于DMD7的平面在Y轴线方向下端的点71在Y轴线方向偏心地布置，偏心量是1.56mm。即，在图19中，DMD7的光轴位于DMD7的下端之下1.56mm。

如图19所示，在构成透镜光学系统8的多个透镜组当中最接近用作图像显示器的DMD11的透镜组包含光阑82。从DMD11出射的并到达未示出的屏幕20的光通量的量可以根据光阑82来决定。进一步，通过将光阑82安排在透镜组中最接近DMD11的位置来增大视场角。以这样的结构，灰尘或者微粒最可能积累的最接近反射镜光学系统的透镜的位置处光通量的漫射的增加和或者在反射平面上光通量的漫射的增加所导致的在屏幕上反射的灰尘或者微粒的影响可以降低。

接下来，示出该投影光学系统的具体数值实例。图20是示出前述同轴光学系统的结构的表格。

在图20的表格中，平面4，5，21，22，23和24是非球面的，而图21示出各个平面的非球面系数。

在以下公式(1)的基础上，通过应用图21的表格中所示的非球面系数来计算非球面的面。

$D=\frac{C\·H^2}{1+\sqrt{1-(1+K)\·C^2\·H^2}}+E_4\·H^4+E_6\·H^6+E_8\·H^8+E_{10}\·H^{10}+\·\·---\left(1\right)$

图22A和22B是示出形成第二反射镜10的反射面的系数的表格。

根据以下公式(2)，通过将图22A和22B中所示的系数代入，计算第二反射镜10的反射面。

$z=\frac{c{r}^2}{1+\mathrm{SQRT}[1-(1+k)c^2{r}^2]}+\underset{j=2}{\overset{72}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j{x}^m{y}^n---\left(2\right)$

其中z表示平行于Z轴平面的矢状高度，

c表示顶点曲率(CUY)，

k表示锥形常数，以及

Cj表示单项式x^myⁿ的系数

图23是一个表格，展示了第一反射镜9，第二反射镜10和防尘玻璃11的一个布置。

以具有前述结构的投影仪100可能提供一种图像显示设备，其能够通过从极靠近屏幕20的位置投射光而在屏幕20上显示放大的图像。

注意图22A和22B的表格中的“**”表示指数。同样注意图22A和22B的表格中的“*”表示乘。

如上所述，根据该实施例的图像显示设备可以在近距离通过调节呈现高扩散度的投影光通量的转换位置，而在屏幕上显示一个放大的图像。

此外，根据该实施例的图像显示设备可在近距离通过调节中间图像的成像位置而在屏幕上显示放大的图像，同时减小在屏幕反射上的灰尘的不良影响。

根据前述实施例，可能提供一种图像显示设备，即使该图像显示设备放置在极靠近该屏幕的位置，其也能够投射光而在屏幕上显示放大的图像。

根据前述实施例，可能提供小尺寸的图像显示设备，其能够在近距离投影光而在屏幕上显示放大图像，同时减小在屏幕上的投影图像上反射的灰尘的不良影响，即使该灰尘附着在透镜光学系统上。

此处叙述的所有例子和有限制性的措辞旨在教导的目的，以帮助读者了解本发明的原理和发明者的构思以促进技术，其应当解释为不限制这些具体叙述的例子和条件，说明书中的这些例子也与显示本发明的优越或者劣等无涉。尽管详细地描述了本发明的实施例，应当理解在此可以进行各种改变，置换，和变更，而不背离本发明的精神和范围。

本专利申请基于2011年9月16日提交的日本优先权专利申请第2011-202691号，以及2011年10月11日提交的日本优先权专利申请号2011-223983，其整个内容通过引证被结合至此。

Claims (19)

1.一种用于图像显示设备的投影光学系统，该图像显示设备包括：施加从光源出射的光的照明光学系统；以及接收从照明光学系统施加的光照以形成投影图像的图像显示器，所述投影光学系统包括：

投影透镜，其由多个透镜组成；

第一反射镜；和

凹面镜形成的第二反射镜，该投影光学系统被配置为将由该图像显示器形成的投影图像投射到投影面上，其中

通过该投影透镜而入射在第一反射镜上的投影光通量是呈现出发散的光通量，其中

从第二反射镜反射的投影光通过在从第一反射镜反射之后被会聚一次，并且一经会聚，投影光束然后投射在该投影面上，并且其中

投影透镜的各透镜当中最接近第一反射镜的透镜的表面是凸面。

2.如权利要求1所述的投影系统，其中

从第二反射镜反射的投影光通量会聚的位置靠近第一反射镜。

3.如权利要求1所述的投影系统，其中

所述第一反射镜是平面镜。

4.如权利要求1所述的投影系统，其中

从第二反射镜反射的投影光通量会聚的位置靠近虚拟反射面，该虚拟反射面从第一反射镜的反射面上延伸。

5.一种图像显示设备，包括：

如权利要求1所述的投影系统；

照明光学系统，该照明光学系统配置为施加从光源出射的光；以及

图像显示器，该图像显示器配置为接收从照明光学系统施加的光以形成投影图像。

6.如权利要求5所述的图像显示设备，其中

在水平方向的中心投射到投影面上的图像上的入射光线与该投影面的法线之间的每个角度都具有相同的符号。

7.如权利要求5所述的图像显示设备，进一步包括：

在第二反射镜和投影面之间的防尘构件，其中

从第二反射镜反射的投影光通量会聚的位置靠近该防尘构件。

8.如权利要求5所述的图像显示设备，其中

投影透镜的各透镜当中最接近第一反射镜的投影透镜的端部比保持该投影透镜的镜筒的侧端相比，更加朝第一反射镜突出。

9.如权利要求5所述的图像显示设备，其中

投影透镜的各透镜当中最接近第一反射镜的透镜是非典型透镜，该非典型透镜局部具有切口部分。

10.如权利要求5所述的图像显示设备，其中

图像显示器是反射图像显示器，其包括多个二维布置的微反射镜，并且其中，通过改变每个微反射镜的角度为打开状态或者关闭状态来接通或关闭反射光的射出。

11.一种用于图像显示设备的投影光学系统，该图像显示设备包括：施加从光源出射的光的照明光学系统以及配置为接收从照明光学系统施加的光以形成投影图像的图像显示器，所述投影光学系统包括：

由多个透镜组构成的透镜光学系统；和

反射镜光学系统，该反射镜光学系统由第一反射镜和凹面镜形成的第二反射镜组成，该投影光学系统被配置为将由该图像显示器形成的投影图像投射到投影面上，其中

在第一反射镜和第二反射镜之间形成中间图像，该中间图像由与处于最接近透镜光学系统光轴的图像显示器相关联的像素组成，并且其中

透镜光学系统的投影透镜组中，最接近第一反射镜的透镜组的透镜表面是凸面。

12.如权利要求11所述的投影系统，其中

透镜光学系统的各透镜组当中最接近图像显示器的透镜组包括孔径光阑。

13.如权利要求12所述的投影系统，其中

从具有孔径光阑的透镜组相邻的透镜组到透镜光学系统各透镜组当中最接近第一反射镜的透镜组之间的总屈光力是负屈光力。

14.如权利要求12所述的图像显示设备，进一步包括：

靠近孔径光阑的非球面透镜。

15.一种图像显示设备包括：

如权利要求11所述的投影系统；

施加从光源出射的光的照明光学系统；和

接收从照明光学系统施加的光以形成投影图像的图像显示器。

16.如权利要求15所述的图像显示设备，进一步包括：

在第二反射镜和投影面之间的防尘构件，其中

该防尘玻璃大致平行于图像显示器的平面。

17.如权利要求15所述的图像显示设备，其中

中间图像在第一反射镜和第二反射镜之间形成，该中间图像由与最远离透镜光学系统光轴的图像显示器相关联的像素组成。

18.如权利要求15所述的图像显示设备，其中

第二反射镜是自由曲面反射镜。

19.如权利要求15所述的图像显示设备，其中

图像显示器是反射图像显示器，其包括多个二维布置的微反射镜，并且其中，通过改变每个微反射镜的角度为打开状态或者关闭状态来接通或关闭反射光的射出。

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