專(zhuān)利名稱(chēng)：：投影光學(xué)系統(tǒng)以及圖像投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及投影光學(xué)系統(tǒng)以及圖像投影裝置。
背景技術(shù)：
：近來(lái)，在作為圖像投影裝置而廣為人知的液晶投影機(jī)中，已經(jīng)做出一些改進(jìn)，例如液晶板的分辨率更高，投影圖像更亮以及光源燈效率更高，且費(fèi)用降低。更進(jìn)一步地，使用DMD(數(shù)字微鏡裝置)的小且重量輕的圖像投影裝置已經(jīng)被廣泛使用。因此，不僅在辦公室和O學(xué)校中使用圖像投影裝置，而且在家庭中也開(kāi)始使用圖像投影裝置。特別是，隨著可攜帶性的改善，正投影式投影機(jī)已經(jīng)被使用于數(shù)人規(guī)模的小型會(huì)議室。超短焦投影機(jī)具有演說(shuō)者的影子不會(huì)被投影在屏幕上的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，當(dāng)投影距離小于光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度時(shí)，有可能無(wú)法通過(guò)將光學(xué)系統(tǒng)安裝為與被投影面分離來(lái)使用光學(xué)系統(tǒng)。在這種情況下，光學(xué)系統(tǒng)可能需要被嵌在被投影面的背面(被投影面中)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問(wèn)題對(duì)于常規(guī)投影光學(xué)系統(tǒng)和包括常規(guī)投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置，例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I揭示的配置中折疊鏡被布置在第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)之間。然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所揭示的投影光學(xué)系統(tǒng)和包含投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置中，依據(jù)狀況，被折疊鏡反射的光可能被第一光學(xué)系統(tǒng)阻擋(截?cái)?或者被第二光學(xué)系統(tǒng)反射的光可能被折疊鏡阻擋。專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.=2008-096983考慮到以上環(huán)境提出本發(fā)明，并且本發(fā)明可以提供一種投影光學(xué)系統(tǒng)，該投影光學(xué)系統(tǒng)能夠解決光被阻擋的問(wèn)題且不用被嵌在被投影面背面進(jìn)行投影。解決問(wèn)題的手段根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，投影光學(xué)系統(tǒng)將圖像投影在被投影面上，該投影光學(xué)系統(tǒng)包含第一光學(xué)系統(tǒng)，該第一光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)折射光學(xué)系統(tǒng)且總體上具有正光焦度；折疊鏡；以及第二光學(xué)系統(tǒng)，該第二光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有光焦度的反射面且總體上具有正光焦度。更進(jìn)一步地，在包括第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸和被投影面的法線(xiàn)的平面中，折疊鏡將光路從第一光學(xué)系統(tǒng)折疊至第二光學(xué)系統(tǒng)，且以下條件表達(dá)式(I)至(3)被滿(mǎn)足(1)0.43彡(I1;(2)0.43彡d2;和(3)O.7^Cl2Zd1^2.O0更進(jìn)一步地，Cl1由以下方程式(I)表示7di=r^Sin(2θ2H)cosθ;⑴其中符號(hào)f表不第一光學(xué)系統(tǒng)的焦距；符號(hào)Cl1表示由一段距離除以第一光學(xué)系統(tǒng)焦距f獲得的值，該段距離是在光線(xiàn)的法線(xiàn)方向上一光線(xiàn)和一點(diǎn)之間的距離，該光線(xiàn)在最靠近外端的位置被折疊鏡反射，該外端是折疊鏡的多個(gè)外端中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)的外端，該點(diǎn)是第一光學(xué)系統(tǒng)中的面與第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸的交點(diǎn)，該面是最靠近該光線(xiàn)的面；符號(hào)d2表示由一段距離除以第一光學(xué)系統(tǒng)焦距f獲得的值，該距離在第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸的法線(xiàn)方向上一光線(xiàn)和折疊鏡的外端之間之間的距離，該外端是折疊鏡的多個(gè)外端中離第一光學(xué)系統(tǒng)更遠(yuǎn)的外端，該光線(xiàn)已被第二光學(xué)系統(tǒng)反射且最靠近外端，該外端折疊鏡的多個(gè)外端中離第一光學(xué)系統(tǒng)更遠(yuǎn)的外端；符號(hào)I1表不在第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸方向上第一光學(xué)系統(tǒng)中的一個(gè)面和折疊鏡的外端之間的距離，該面是最靠近折疊鏡的面，外端是折疊鏡的多個(gè)外端中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)的外端；符號(hào)Θi表不光線(xiàn)相對(duì)于光軸方向的發(fā)射角，該光線(xiàn)在最靠近外端的位置被折疊鏡反射，該外端是折疊鏡的多個(gè)外端中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)的外端，并且該光線(xiàn)從最靠近折疊鏡的面被發(fā)出，該面被包括在第一光學(xué)系統(tǒng)中；符號(hào)Θ2表不折疊鏡相對(duì)于光軸的法線(xiàn)方向的角度；符號(hào)Θ3表不一條線(xiàn)相對(duì)于光軸方向的角度，該線(xiàn)連接外端和一點(diǎn)，該外端是折疊鏡的多個(gè)外端中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)的外端，該點(diǎn)是第一光學(xué)系統(tǒng)中的面與第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸的交點(diǎn)，該面是最靠近折疊鏡的面。發(fā)明的效果根據(jù)所揭示的技術(shù)，可以提供能夠解決光被阻擋的問(wèn)題且不用被嵌在被投影面背面進(jìn)行投影。圖I是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖；圖2是圖I的局部放大的光線(xiàn)圖；圖3是說(shuō)明作為比較實(shí)例I的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖；圖4是說(shuō)明作為比較實(shí)例2的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖；圖5是說(shuō)明參數(shù)的(第一種)圖；圖6是說(shuō)明當(dāng)參數(shù)D1是負(fù)值時(shí)圖I的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖；圖7是圖6的局部放大的光線(xiàn)圖；圖8是說(shuō)明參數(shù)的(第二種)圖；圖9是說(shuō)明當(dāng)參數(shù)D2是負(fù)值時(shí)圖I的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖；圖10是圖9的局部放大的光線(xiàn)圖；圖11是說(shuō)明參數(shù)I2的圖；圖12是說(shuō)明確定參數(shù)I2的方法的(第一種)光線(xiàn)圖；圖13是說(shuō)明確定參數(shù)I2的方法的(第二種)光線(xiàn)圖；圖14是說(shuō)明在第一個(gè)實(shí)例中屏幕上的最終分辨性能數(shù)據(jù)的圖；圖15是說(shuō)明在第二個(gè)實(shí)例中屏幕上的最終分辨性能數(shù)據(jù)的圖；圖16是說(shuō)明第三個(gè)實(shí)例的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖；以及圖17是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖像投影裝置的示意圖。符號(hào)說(shuō)明10，10A,10B,20:投影光學(xué)系統(tǒng)11:第一光學(xué)系統(tǒng)12:折疊鏡12A，12B:外端13:第二光學(xué)系統(tǒng)50:圖像投影裝置60:照明光學(xué)系統(tǒng)61:光源62:反射器63，64:中繼透鏡65:亮度均勻單元66:色輪70:分離單元80:圖像形成部件90:屏幕91，92:輔助線(xiàn)95，97，98:光線(xiàn)96:點(diǎn)D1,D2,D3,I1,12，距離θ17Θ2，Θ3，Θ14:角度Φ1:直徑具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的參考標(biāo)記被用于相同的或者等效的部件，且由此可以省略重復(fù)的描述。第一實(shí)施例圖I是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖。圖2是圖I的局部放大的光線(xiàn)圖。在圖I和圖2的坐標(biāo)系中，符號(hào)X表示屏幕的長(zhǎng)軸方向，符號(hào)Z表示屏幕的短軸方向，且符號(hào)Y表示屏幕的法線(xiàn)方向。參考圖I和圖2，投影光學(xué)系統(tǒng)10包括第一光學(xué)系統(tǒng)11、折疊鏡12和第二光學(xué)系統(tǒng)13。更進(jìn)一步地，參考標(biāo)記80表示圖像形成部件(以下稱(chēng)為圖像形成部件80)，且參考標(biāo)記90表示屏幕(以下稱(chēng)為屏幕90)。在投影光學(xué)系統(tǒng)10中，第一光學(xué)系統(tǒng)11是包括至少一個(gè)折射光學(xué)系統(tǒng)(即，透鏡)的共軸光學(xué)系統(tǒng)且總體上具有正光焦度。折疊鏡12是折疊(改變)從第一光學(xué)系統(tǒng)11向第二光學(xué)系統(tǒng)13行進(jìn)的光的路線(xiàn)(方向)的鏡。第二光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有光焦度的反射面并且總體上具有正光焦度。更進(jìn)一步地，在這個(gè)實(shí)施例中，描述了第一光學(xué)系統(tǒng)11包括十一個(gè)透鏡的情況。然而，本發(fā)明不局限于這個(gè)配置。從圖像形成部件80發(fā)出的光束(lightfulxes)投射入投影光學(xué)系統(tǒng)10的第一光學(xué)系統(tǒng)11中，在經(jīng)過(guò)第一光學(xué)系統(tǒng)11之后被折疊鏡12折疊，然后被第二光學(xué)系統(tǒng)13反射以便投影到屏幕90上，該圖像形成部件80是例如液晶板的光閥。由圖像形成部件80形成的圖像被成像為在第一光學(xué)系統(tǒng)11和第二光學(xué)系統(tǒng)13的光路上的中間圖像，且通過(guò)放大該中間圖像而生成的圖像被投影并被成像在屏幕90上。接近光軸的光形成折疊鏡12和第二光學(xué)系統(tǒng)13之間的中間圖像，且遠(yuǎn)離光軸的光形成第一光學(xué)系統(tǒng)11和折疊鏡12之間的中間圖像。通過(guò)利用折疊鏡12折疊光路，即使當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的投影距離小于光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度時(shí)，也可能可以將投影方向從平行于深度方向的方向轉(zhuǎn)換為平行于高度方向的方向。因?yàn)檫@個(gè)特性，可能可以不用將光學(xué)系統(tǒng)嵌入屏幕內(nèi)投影圖像。在比較圖I中的第一光學(xué)系統(tǒng)的方向和圖4中的第一光學(xué)系統(tǒng)的方向時(shí)，這個(gè)特性可以顯而易見(jiàn)。更進(jìn)一步地，投影距離可以被縮短。因?yàn)檫@個(gè)特性，可能可以在狹窄的會(huì)議室等中使用投影機(jī)。更進(jìn)一步地，作為另一個(gè)效果，與常規(guī)的投影機(jī)不同，可能可以減輕當(dāng)演說(shuō)者在投影機(jī)和屏幕之間時(shí)演說(shuō)者的影子被投影在屏幕上這個(gè)問(wèn)題。更進(jìn)一步地，通過(guò)使用作為被包括在第一光學(xué)系統(tǒng)I中的透鏡的一部分的非球面透鏡，設(shè)計(jì)的自由度可以被擴(kuò)大且在屏幕90上的成像性能可以被改善。更進(jìn)一步地，當(dāng)在第二光學(xué)系統(tǒng)13中具有正光焦度的反射鏡具有能畸變多項(xiàng)式校正的曲面(anamorphicpolynomialadjustablecurvedsurface)的形狀時(shí)，可能可以就相應(yīng)于各自的圖像高度的單個(gè)反射區(qū)調(diào)節(jié)反射面的曲面形狀，從而使像差校正性能能夠得到改善。更進(jìn)一步地，術(shù)語(yǔ)“能畸變多項(xiàng)式校正的曲面”是通過(guò)以下公式(2)表示的形狀，其中當(dāng)使用投影圖像作為參考時(shí)X軸方向?qū)?yīng)于上下方向且Y軸方向?qū)?yīng)于左右方向并且符號(hào)“X2，Y2，X2Y，Y3，X2Y2等”是系數(shù)。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+··(2)在這個(gè)第一實(shí)施例中，作為第二光學(xué)系統(tǒng)13，使用凹形的反射面。然而，本發(fā)明不局限于這個(gè)配置。例如，可以使用任何適當(dāng)?shù)木哂泄饩劢构饨苟?效果)反射光學(xué)部件例如菲涅耳反射鏡或者全息反射鏡。接下來(lái)，參考圖3和圖4中的比較實(shí)例，補(bǔ)充描述根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)10的效果。圖3是說(shuō)明比較實(shí)例I的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖。圖4是說(shuō)明比較實(shí)例2的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖。在圖3和圖4的坐標(biāo)系中，符號(hào)X表示屏幕的長(zhǎng)軸方向，符號(hào)Y表示屏幕的短軸方向，且符號(hào)Z表示屏幕的法線(xiàn)方向。參考圖3和圖4，比較實(shí)例I中的投影光學(xué)系統(tǒng)IOA和比較實(shí)例2中的投影光學(xué)系統(tǒng)IOB與這個(gè)第一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)10—樣，除了沒(méi)有配備折疊鏡12。在圖3中說(shuō)明的投影光學(xué)系統(tǒng)IOA中，與投影光學(xué)系統(tǒng)10相類(lèi)似，投影距離可以被縮短。然而，當(dāng)投影距離被進(jìn)一步縮短時(shí)。與圖4所示的投影光學(xué)系統(tǒng)IOB相類(lèi)似，投影距離小于投影光學(xué)系統(tǒng)IOB的總長(zhǎng)度。在圖4的投影光學(xué)系統(tǒng)IOB中，第一光學(xué)系統(tǒng)11的一部分被布置在屏幕90的右手側(cè)。因此，必須將投影光學(xué)系統(tǒng)IOB的這部分嵌在屏幕的背面(屏幕中)，這可能使其難以使用。這種問(wèn)題可以通過(guò)如同第一實(shí)施例中的投影光學(xué)系統(tǒng)10中一樣在第一光學(xué)系統(tǒng)11和第二光學(xué)系統(tǒng)13之間配備折疊鏡12避免。然而，在如同投影光學(xué)系統(tǒng)10中一樣配備折疊鏡12的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，“被折疊鏡12反射的光被第一光學(xué)系統(tǒng)11阻擋”或者“被第二光學(xué)系統(tǒng)13反射的光被折疊鏡12阻擋”。因此，為了避免這樣的問(wèn)題，可能必須適宜地確定折疊鏡12的位置。也就是說(shuō)，可能必須適宜地確定包括如下所述的Cl1和d2的參數(shù)。需要通過(guò)考慮折疊結(jié)構(gòu)是否可以被使用，性能是否可以被維持等，并基于透鏡數(shù)據(jù)來(lái)適宜地確定包括Cl1和d2的參數(shù)的數(shù)值。接下來(lái)，參考圖5，描述適宜地確定包括Cl1和d2的參數(shù)的方法。圖5是說(shuō)明參數(shù)和在第一光學(xué)系統(tǒng)11鄰近處的放大視圖的(第一種)圖。在圖5的坐標(biāo)系中,符號(hào)X表不屏幕的長(zhǎng)軸方向，符號(hào)Z表不屏幕的短軸方向，且符號(hào)Y表不屏幕的法線(xiàn)方向。參考圖5,參考標(biāo)記91和92表示用于說(shuō)明光線(xiàn)的角度的輔助線(xiàn)(附加線(xiàn))(以下分別稱(chēng)為輔助線(xiàn)91和92)。具體而言，輔助線(xiàn)91是正交于第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸的線(xiàn)，且輔助線(xiàn)92是平行于第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸的線(xiàn)。在圖5中，參數(shù)(距離W1表示在光線(xiàn)95的法線(xiàn)方向上光線(xiàn)95和點(diǎn)96之間的距離，光95已經(jīng)在最靠近外端12a的位置被折疊鏡12反射，外端12a是折疊鏡12的外端12a和12b中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)11的外端，點(diǎn)96是第一光學(xué)系統(tǒng)11中的一個(gè)面和第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸的交點(diǎn)，該面為最靠近光線(xiàn)95的面。另一方面,參數(shù)(距離)D2表不在第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸的法線(xiàn)方向上光線(xiàn)97和外端12b之間的距離，光線(xiàn)97已經(jīng)被第二光學(xué)系統(tǒng)13反射且最靠近外端12b，外端12b是折疊鏡12的外端12a和12b中離第一光學(xué)系統(tǒng)11更遠(yuǎn)的外端，外端12b離第一光學(xué)系統(tǒng)11更遠(yuǎn)。然后，當(dāng)符號(hào)Cl1和d2是通過(guò)將D1和D2分別除以焦距f給出時(shí)(即，Cl1=D1",d2=D2/f)，參數(shù)Cl1被表示為下面的公式(3)。I,.dI=,1nsin(2θ2-θ,-θ3)Icosθ,在公式(3)中,符號(hào)I1表不在第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸方向上第一光學(xué)系統(tǒng)11中的面和外端12a之間的距離，該面是最靠近折疊鏡12的面，外端12a是折疊鏡12的外端12a和12b中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)11的外端；符號(hào)f表不第一光學(xué)系統(tǒng)11的焦距；符號(hào)ΘI表不光的相對(duì)于輔助線(xiàn)92(即，第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸方向)的發(fā)射角，這束光在最靠近折疊鏡12的外端12a和12b的外端12a的位置被折疊鏡12反射并從最靠近折疊鏡12的面中被發(fā)出，該面被包括在第一光學(xué)系統(tǒng)11中；符號(hào)Θ2表不折疊鏡12相對(duì)于輔助線(xiàn)91(即，第一光學(xué)系統(tǒng)I的光軸的法線(xiàn)方向)的的角度；且符號(hào)θ3表示一條線(xiàn)相對(duì)于輔助線(xiàn)92(ΒΡ,第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸方向)的線(xiàn)的角度，該線(xiàn)連接外端12a和點(diǎn)96,外端12a是折疊鏡12的外端12a和12b中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)11的外端，點(diǎn)96是第一光學(xué)系統(tǒng)11中的一個(gè)面和第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸的交點(diǎn)，該面是最靠近折疊鏡12的面。首先，描述確定參數(shù)Cl1的方法。圖6是說(shuō)明在距離D1是負(fù)值的情況下圖I的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖。圖7是對(duì)圖6的局部放大的光線(xiàn)圖。在圖6和圖7的坐標(biāo)系中，符號(hào)X表不屏幕的長(zhǎng)軸方向，符號(hào)Z表不屏幕的短軸方向，且符號(hào)Y表不屏幕的法線(xiàn)方向。參考圖6和7，被折疊鏡12反射的光被第一光學(xué)系統(tǒng)11阻擋。另一方面，當(dāng)距離D1是正值時(shí)，被折疊鏡反射的光沒(méi)有被第一光學(xué)系統(tǒng)11阻擋。因此，可能當(dāng)(KD1時(shí)為較佳。然而，當(dāng)考慮到投影光學(xué)系統(tǒng)10的組件的實(shí)際裝配時(shí)，當(dāng)(KD1時(shí)可能不夠,且當(dāng)10毫米<D1時(shí)為較佳。例如，當(dāng)如下所述f=23.5毫米時(shí),如實(shí)例I的圖表I中所述，當(dāng)D1=IO毫米，基于Cl1=D1A得到Cl1=O.43。因此，O.43彡(I1為較佳。然而，僅僅調(diào)節(jié)Cl1的值可能不夠。也就是說(shuō)，重要的是透鏡的表面形狀以及已經(jīng)被折疊鏡12反射的光線(xiàn)和透鏡之間的位置關(guān)系。例如，當(dāng)在非球面中表面形狀的改變較大時(shí)，可能會(huì)有Cl1的條件是滿(mǎn)足的但是光和透鏡之間的距離太短的情況。在這種情況下，可能使用另一個(gè)參數(shù)d3來(lái)調(diào)節(jié)優(yōu)于使用參數(shù)Cl1來(lái)調(diào)節(jié)。圖8是說(shuō)明參數(shù)的(第二種)圖。在圖8的坐標(biāo)系中，符號(hào)X表示屏幕的長(zhǎng)軸方向，符號(hào)Z表不屏幕的短軸方向，且符號(hào)Y表不屏幕的法線(xiàn)方向。在圖8中，符號(hào)θ4表不線(xiàn)99相對(duì)于輔助線(xiàn)92(S卩，第一光學(xué)系統(tǒng)11的光軸方向)的角度，線(xiàn)99是從外端12a引出至第一光學(xué)系統(tǒng)11中的一個(gè)面上一點(diǎn)的切線(xiàn),外端12a是折疊鏡12的外端12a和12b中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)11的外端，該面是最靠近折疊鏡12的面；且符號(hào)D3表示在光線(xiàn)95的法線(xiàn)方向上光線(xiàn)95和該面上該點(diǎn)之間的距離,光線(xiàn)95已經(jīng)在最靠近外端12a的一點(diǎn)被折疊鏡12反射,外端12a是折疊鏡12的外端12a和12b中更靠近第一光學(xué)系統(tǒng)11的外端。如圖8所不,在第一光學(xué)系統(tǒng)11中最靠近折疊鏡12的一部分中,在非球面中表面形狀的改變較大的情況下(即，當(dāng)Ciyd1時(shí))，當(dāng)考慮投影光學(xué)系統(tǒng)的組件的實(shí)際裝配時(shí)，10毫米<D3為較佳。然后，當(dāng)(13由03除以焦距f給出時(shí)(即，d3=D3/f)，參數(shù)d3被表示為下面的公式(4)。i=r1nSin(2θ、_θ「4)fCOSO4_例如，當(dāng)如下所述f=23.5毫米時(shí),如實(shí)例I的圖表I中所述，當(dāng)D1=IO毫米,基于d3=D3/f得到d3=0.43。因此，O.43(d3為較佳。更進(jìn)一步地，關(guān)系d3<d1總是被滿(mǎn)足，因此當(dāng)關(guān)系O.43(d3被滿(mǎn)足時(shí)，關(guān)系O.43(Cl1被滿(mǎn)足。也就是說(shuō)，當(dāng)非球面中表面形狀的改變較大時(shí)(即，當(dāng)C^d1時(shí))，必須用d3代替Cl1進(jìn)行調(diào)節(jié)，且較佳的是關(guān)系O.43(d3被滿(mǎn)足。接下來(lái)，描述確定參數(shù)d2的方法。圖9是說(shuō)明在距離D2是負(fù)值的情況下圖I的投影光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)圖。圖10是對(duì)圖9的局部放大的光線(xiàn)圖。在圖9和圖10的坐標(biāo)系中，符號(hào)X表不屏幕的長(zhǎng)軸方向，符號(hào)Z表不屏幕的短軸方向，且符號(hào)Y表不屏幕的法線(xiàn)方向。參考圖9和圖10，依據(jù)從第一光學(xué)系統(tǒng)11入射到折疊鏡12上的光的擴(kuò)展范圍來(lái)確定折疊鏡12的有效直徑Φ1Ι5在圖9和圖10的實(shí)例中，被第二光學(xué)系統(tǒng)13反射的光被折疊鏡12阻擋。更進(jìn)一步地，第二光學(xué)系統(tǒng)13被布置在第一光學(xué)系統(tǒng)11和折疊鏡12之間。為了避免這個(gè)問(wèn)題，可能必須適宜地選擇距離D2。具體而言，可能當(dāng)0〈D2時(shí)為較佳。然而，當(dāng)考慮到投影光學(xué)系統(tǒng)10的組件的實(shí)際裝配時(shí)，當(dāng)0〈D2時(shí)可能不夠，且當(dāng)10毫米<D2時(shí)為較佳。例如，在如下所述f=23.5毫米的情況下，如實(shí)例I的圖表I中所述，當(dāng)D2=IO毫米，基于Cl1=D1"得至Ijd2=0.43。因此,0.43(d2為較佳。如上所述，需要通過(guò)考慮折疊結(jié)構(gòu)能否被形成，性能能否被維持等并基于透鏡數(shù)據(jù)來(lái)確定包括Cl1和d2的參數(shù)的適當(dāng)值。更進(jìn)一步地，當(dāng)O.43<Cl1和O.43(d2時(shí)為較佳。然而，Cl1和d2的上限值是基于圖11中所述的I2的值被確定的。更進(jìn)一步地，Cl1和d2之間有這樣的關(guān)系，當(dāng)其中一個(gè)增加時(shí)另一個(gè)相應(yīng)地減少。因此，可能必須確定Cl1和d2的上限值。更進(jìn)一步地，圖11是放大接近圖I的第一光學(xué)系統(tǒng)11和第二光學(xué)系統(tǒng)13的部分，并刪去折疊鏡12，說(shuō)明距離I2的圖，因此圖11說(shuō)明的是光線(xiàn)性行進(jìn)的狀態(tài)。參考圖5和圖11，符號(hào)I2表不光98從第一光學(xué)系統(tǒng)11中的面到第二光學(xué)系統(tǒng)13行進(jìn)的距離，光98在最靠近外端12b的位置被折疊鏡12反射，外端12b是折疊鏡12的外端12a和12b中離第一光學(xué)系統(tǒng)11更遠(yuǎn)的外端，該面是最靠近折疊鏡12的面。例如，當(dāng)如下所述實(shí)例I的圖表I中f=23.5毫米時(shí),如上所述，(I1=O.43被計(jì)算出并得到d2=0.85。這個(gè)數(shù)值是d2的上限。以同樣方式，當(dāng)d2=0.43被計(jì)算出，得到(I1=O.66。這個(gè)數(shù)值是Cl1的上限值。于是，O.7(Cl2M1(2.O為較佳。更進(jìn)一步地，I2的值變得越大，Cl1和d2選擇的自由度就變得越大。更進(jìn)一步地，較佳的是確定I2的適當(dāng)值。通過(guò)確定I2的適當(dāng)值，可能可以使投影光學(xué)系統(tǒng)具有實(shí)際的尺寸并可以保證足夠的性能。在下文中，描述確定距離I2的方法。圖12是說(shuō)明確定I2的方法的(第一種)光線(xiàn)圖。圖13是說(shuō)明確定I2的方法的(第二種)光線(xiàn)圖。在圖12和圖13的坐標(biāo)系中，符號(hào)X表示屏幕的長(zhǎng)軸方向，符號(hào)Y表示屏幕的短軸方向，且符號(hào)Z表示屏幕的法線(xiàn)方向。在這里，為了簡(jiǎn)化，使用不具有如圖3所示的折疊鏡14的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)描述方法。如圖12所示，假設(shè)第二光學(xué)系統(tǒng)13被移至第二光學(xué)系統(tǒng)23的位置。換言之，假設(shè)縮短距離I2的同時(shí)不改變投影距離和投影尺寸。由于位置的改變，在圖12中光路從實(shí)線(xiàn)改變?yōu)樘摼€(xiàn)。這是因?yàn)椋?，?dāng)?shù)诙鈱W(xué)系統(tǒng)23中具有正光焦度的反射鏡具有能夠畸變多項(xiàng)式校正的曲面形狀時(shí)，第二光學(xué)系統(tǒng)23中具有能校正的曲面形狀的反射鏡的可用區(qū)域變得比第二光學(xué)系統(tǒng)13中具有能校正的曲面形狀的反射鏡的可用區(qū)域更狹窄。具有能校正的曲面形狀的反射鏡允許通過(guò)對(duì)與圖像高度相對(duì)應(yīng)的每個(gè)反射區(qū)調(diào)節(jié)反射面的曲面形狀來(lái)進(jìn)行像差校正。因此，具有能校正的曲面形狀的反射鏡的可用區(qū)域變得越狹窄，像差校正就可能變得更困難并且性能可能變得更低。接下來(lái)，描述如何避免由于具有能校正的曲面形狀的反射鏡的可用范圍便得更狹窄而使性能降低。為此，如圖13所示，可以使用具有更大可用范圍的反射鏡的第二光學(xué)系統(tǒng)33來(lái)代替第二光學(xué)系統(tǒng)23(圖12中)。如圖13的光路中所述，經(jīng)過(guò)第一光學(xué)系統(tǒng)11的光的角度變小。這意味著第一光學(xué)系統(tǒng)11具有比如下所述的實(shí)例I的情況下更大的光焦度，這可能會(huì)使像差增大。因此，在這種情況下性能可能也會(huì)被降低。如上所述，當(dāng)距離I2被縮短時(shí)，性能可能被降低。因此，可能必須確定I2的下限。作為發(fā)明人的研究結(jié)果，當(dāng)參數(shù)具有如下所述的實(shí)例I的圖表I中所述的相應(yīng)的數(shù)值時(shí)可以保證足夠的性能(即，當(dāng)6.3(l2/f時(shí))。另一方面，當(dāng)距離I2增加時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)的尺寸相應(yīng)地增加，這可能變成性能下降的原因。因此，較佳的是確定I2的上限。作為發(fā)明人的研究結(jié)果，可以確定的是當(dāng)l2/f(9.O時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)具有實(shí)際的尺寸并且足夠的性能被保證。作為以上研究結(jié)果，6.3(l2/f^9.0為較佳。另一方面，當(dāng)角度θ2增加時(shí)，可能更容易地形成折疊結(jié)構(gòu)，但是投影光學(xué)系統(tǒng)的尺寸可能相應(yīng)地增加。從尺寸的觀點(diǎn)來(lái)看，45°(θ2<60°為較佳。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)中，通過(guò)將折疊鏡布置在第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)之間，即使當(dāng)投影距離小于投影光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度也可以將投影方向從深度方向改變?yōu)楦叨确较?。因此，可以使用圖像投影裝置例如不嵌在屏幕背面的投影機(jī)。更進(jìn)一步地，通過(guò)以滿(mǎn)足關(guān)系“O.43(Cl1,O.43彡d2以及O.7彡Cl2M1(2.O”的方式確定Cl1和d2的數(shù)值，其中Cl1和d2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)，可能可以避免被折疊鏡反射的光被第一光學(xué)系統(tǒng)阻擋的問(wèn)題和被第二光學(xué)系統(tǒng)反射的光被折疊鏡阻擋的問(wèn)題。更進(jìn)一步地，當(dāng)屯從時(shí)，通過(guò)確定d3的數(shù)值是“O.43(d3”，可以避免以上問(wèn)題。更進(jìn)一步地，通過(guò)以滿(mǎn)足關(guān)系“6.3(l2/f(9.O”的方式確定根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)I2的數(shù)值，在一定程度上由此被滿(mǎn)足，可以使得投影光學(xué)系統(tǒng)具有實(shí)際的尺寸并且可以保證投影光學(xué)系統(tǒng)具有如同光學(xué)系統(tǒng)的足夠的性能。更進(jìn)一步地，通過(guò)以滿(mǎn)足關(guān)系“45°(θ2<60°”的方式確定折疊鏡的角度θ2的數(shù)值，可以使投影光學(xué)系統(tǒng)具有實(shí)際的尺寸并且可以容易地形成折疊結(jié)構(gòu)同時(shí)性能沒(méi)有顯著降低。換言之，可以增加在位置上布置折疊鏡的自由度以便避免被折疊鏡反射的光被第一光學(xué)系統(tǒng)阻擋的問(wèn)題和被第二光學(xué)系統(tǒng)反射的光被折疊鏡阻擋的問(wèn)題。更進(jìn)一步地，在第二光學(xué)系統(tǒng)中被成像在屏幕中的位置上的光通量與各個(gè)圖像高度的局部反射區(qū)相符。因此，通過(guò)使第二光學(xué)系統(tǒng)的表面形狀具有能校正的曲面形狀并調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于圖像高度的反射區(qū)的反射面的曲面形狀，可以最有效地校正像差，從而使性能能夠得到改善。更進(jìn)一步地，通過(guò)使第一光學(xué)系統(tǒng)具有非球面形狀的折射面，可以增加第一光學(xué)系統(tǒng)的自由度，這使得投影光學(xué)系統(tǒng)具有更高的性能得到實(shí)現(xiàn)。更進(jìn)一步地，通過(guò)使用平面鏡作為折疊鏡，在和具有非球面形狀或者能校正的曲面形狀的鏡子的情況相比時(shí)可能可以降低成本。更進(jìn)一步地，通過(guò)將第一光學(xué)系統(tǒng)做成共軸系統(tǒng)，可以使裝配更容易。接下來(lái)，描述實(shí)例。實(shí)例I在實(shí)例I中，假設(shè)Cl1=O.49且d2=0.77。其他參數(shù)的數(shù)值如以下圖表I中所示。在圖表I中，1工、12和€的單位是“毫米”，且ΘP02和θ3的單位是度(°)。圖表I參數(shù)數(shù)值~30.I~148.0~23.5~30.O權(quán)利要求1.一種投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將圖像投影到被投影面上，其特征在于，所述投影光學(xué)系統(tǒng)包括第一光學(xué)系統(tǒng)，所述第一光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)折射光學(xué)系統(tǒng)且在總體上具有正光焦度；折疊鏡；以及第二光學(xué)系統(tǒng)，所述第二光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有光焦度的反射面且在總體上具有正光焦度；其中，在包括所述第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸和所述被投影面的法線(xiàn)的平面中，所述折疊鏡將光路從所述第一光學(xué)系統(tǒng)折疊至所述第二光學(xué)系統(tǒng)，且滿(mǎn)足以下條件表達(dá)式(I)至(3)(1)0.43^Cl1；(2)O.43(d2;和(3)O.7彡Cl2M1(2.O,更進(jìn)一步地，Cl1由以下方程式(I)表示2.如權(quán)利要求I所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，滿(mǎn)足以下條件表達(dá)式(4)(4)O.43≤d3,更進(jìn)一步地d3由以下方程式(2)表示3.如權(quán)利要求I或2所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，滿(mǎn)足以下條件表達(dá)式(5)(5)6.3≤XJf≤9.O，其中，符號(hào)I2表示從所述第一光學(xué)系統(tǒng)中的面到所述第二光學(xué)系統(tǒng)的光的距離，該光線(xiàn)在最靠近外端的位置被所述折疊鏡反射，該外端是所述折疊鏡的多個(gè)外端中離所述第一光學(xué)系統(tǒng)更遠(yuǎn)的外端，該面是最靠近所述折疊鏡的面。4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二光學(xué)系統(tǒng)的所述反射面是能校正的曲面。5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述折射光學(xué)系統(tǒng)包括非球面形狀的折射面。6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述折疊鏡是平面鏡。7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學(xué)系統(tǒng)是共軸系統(tǒng)。8.如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，θ2是在45°(θ2<60°的范圍之內(nèi)。9.一種圖像投影裝置，其特征在于，來(lái)自光源的照射光被照射在圖像形成部件上，在所述圖像形成部件上基于調(diào)制信號(hào)形成圖像，且所述圖像形成部件上形成的所述圖像利用根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的投影光學(xué)系統(tǒng)被放大并投影在被投影面上。全文摘要本發(fā)明所揭示的投影光學(xué)系統(tǒng)將圖像投影在被投影面上。投影光學(xué)系統(tǒng)包括第一光學(xué)系統(tǒng)、折疊鏡和第二光學(xué)系統(tǒng)，該第一光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)折射光學(xué)系統(tǒng)并在總體上具有正光焦度，該第二光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有光焦度的反射面并在總體上具有正光焦度。更進(jìn)一步地，折疊鏡將光路從第一光學(xué)系統(tǒng)折疊至第二光學(xué)系統(tǒng)，并在包括第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸和被投影面的法線(xiàn)的平面上，滿(mǎn)足以下條件表達(dá)式(1)至(3)(1)0.43≤d1、(2)0.43≤d2和(3)0.7≤d2/d1≤2.0。文檔編號(hào)G03B21/14GK102893197SQ20118002428公開(kāi)日2013年1月23日申請(qǐng)日期2011年5月9日優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日發(fā)明者高橋達(dá)也,藤田和弘,安部一成申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光