超短焦投影是近年来投影显示的重要方向,其特征在于能够在较短距离内传送较大的图像。由于投影距离短,可以节省大量空间,同时克服了普通投影机工作时的眩光问题。并且也完美的解决了演讲者遮挡画面的问题,增加了人与屏幕互动的空间,未来将在电梯广告、家庭投影显示、酒店投影显示、商务会议等应用领域有很大的市场。这种超短焦新型的投影镜头比较依赖于超短焦投影物镜,超短焦物镜前人已经有了许多研究,多数采用折返式投影物镜来实现超短的投影距离投射大画面,本文采用共轴式光路结构来设计一款超短焦镜头,投射比达到0.37。超短焦投影的技术难点在于保证成像清晰度的前提下,仍能保持较高的整体投影画面亮度。本文通过利用成像的像差理论为指导来优化投影镜头系统,设计了1/1.35的大相对孔径的投影镜头,该镜头可用于基于DMD芯片的投影系统,其大相对数值孔径可保证投影仪具有很高的整体光学效率。论文首先介绍了现代折返式超短焦投影镜头的加工装配成本高和后期维护难题,然后采用共轴透射式成像光学设计设计方法成功的设计了一款超共轴超短焦大孔径投影镜头。本文在借鉴前人的PW像差理论基础上,融合现代光学设计软件优化的方法,成功地快速搭建出了初始结构,然后按照初级像差理论,在光学仿真软件中有方向性地调整初始结构,得到一个真正可以用来优化的初始结构的同时,也为接下来地进一步优化扫清障碍。接着开始用控制光线的方法来优化镜头,按照提供的光学设计指标的要求,逐个的解决优化中的问题,快速的设计了一款各项光学指标参数都合格的初始结构。在详细分析了所设计的光学系统的公差后,结果表明公差性能优越,良品率高。并且也对镜头的透镜的加能性能做了判断,结果显示镜头镜片加工性能良好。