專利名稱：投影光學(xué)設(shè)備和圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影光學(xué)設(shè)備和圖像顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知的公開有用于投影光學(xué)系統(tǒng)和圖像顯示設(shè)備的各種技術(shù)。例如，日本專利申 請公開號2001-25M62 (JP-A-2001-255462)公開一投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將光束從圖像顯示 面板引導(dǎo)到相對于參考軸傾斜的屏幕上以在該屏幕上形成圖像信息，其中該投影光學(xué)系統(tǒng) 包括反射光學(xué)系統(tǒng)，其含有具有曲率的多個旋轉(zhuǎn)不對稱的反射表面，并且從該多個旋轉(zhuǎn)不 對稱的反射面反射來自所述圖像顯示面板的光束，以將光引導(dǎo)到所述屏幕上；以及配備在 所述反射光學(xué)系統(tǒng)的所述多個旋轉(zhuǎn)不對稱的反射面之間或者在所述反射光學(xué)系統(tǒng)和所述 圖像顯示面板之間的光闌，其中所述光闌被設(shè)置為由位于所述光闌的屏幕側(cè)的光學(xué)構(gòu)件以 負(fù)的放大率成像，等等。具體地，包括六個自由形態(tài)的表面鏡從而從下側(cè)到上側(cè)順次進(jìn)行向上反射， 形成中間像，然后進(jìn)行凹面鏡的反射，最終以傾斜入射投射到屏幕的投影光學(xué)系統(tǒng)在 JP-A-2001-255462 的圖 1 中公開。然而，JP-A-2001-25M62的圖1中公開的投影光學(xué)系統(tǒng)可能因為其光路被配備在 垂直方向的反射鏡折疊而使設(shè)備高度折疊變大的問題。同時，日本專利申請公開號2006-235516 (JP-A-2006-235516)公開用于放大在一 對共軛面之中縮小側(cè)的共軛面上的圖像并且使它在放大側(cè)的共軛面上成像的投影光學(xué)系 統(tǒng)，其中第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)從在縮小側(cè)的共軛面?zhèn)乳_始順次排布，其中第一成 像系統(tǒng)包括多個透鏡并且第二成像系統(tǒng)包括具有非球面形式的凹面鏡，并且光學(xué)系統(tǒng)被設(shè) 置為在第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)之間的位置形成中間圖像等。具體地，通過折射系統(tǒng)形成中間圖像，然后在凹面鏡上進(jìn)行反射，并且最終通過傾 斜入射投射到屏幕上的投影光學(xué)系統(tǒng)在JP-2006-235516的圖1中公開。然而，因為JP-A2006235516的圖1中公開的投影光學(xué)系統(tǒng)的凹面鏡雖然沒有突向 投影顯示側(cè)的部分(在圖1中的透鏡的上方)，但其具有向下凸出部，因此可能有設(shè)備高度 大的問題。同時，日本專利申請公開號2004-309765 (JP-A-2004-309765)公開包括多個具有 曲率的光學(xué)反射表面的反射成像光學(xué)系統(tǒng)，其中進(jìn)入的光束在進(jìn)入反射光學(xué)系統(tǒng)的時候通 過的一對光學(xué)反射表面之間的間隙，相同于退出的光束在退出的時候通過的一對光學(xué)反射 表面之間的間隙。
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具體地，通過折射系統(tǒng)和反射鏡系統(tǒng)獲得中間圖像，并通過凹面鏡進(jìn)行放大投射 的光學(xué)系統(tǒng)在JP-A2004-309765的圖2中公開。更具體地說，投影圖像是光路在通過折射 系統(tǒng)之后，通過四面形成的光學(xué)反射表面(在JP-A-2004-309765的段落W027]中描述為 具有曲率的旋轉(zhuǎn)不對稱的表面)，在反射光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部中穿過多次而形成的。同樣，具有三 個表面的光學(xué)系統(tǒng)在JP-A2004-309765的圖5中公開。JP-A-2004-309765的圖2和圖5的 每一個中公開的光學(xué)系統(tǒng)的反射表面是具有光焦度的光學(xué)反射表面并具有基于投影光學(xué) 系統(tǒng)的設(shè)計的期望形狀。然而，JP-A-2004-309765的圖2和圖5的每一個中公開的光學(xué)系統(tǒng)中的反射光學(xué) 系統(tǒng)具有朝向向與投射側(cè)(上側(cè))相反的側(cè)(下側(cè))的凸出部以致設(shè)備具有投射底部并且 相應(yīng)地大。此外，因為JP-A2004-309765的圖2和圖5公開的光學(xué)系統(tǒng)中成像光學(xué)系統(tǒng)的最 終表面都具有光焦度，所以它必須按照它的相對于另一個光學(xué)反射表面的位置的期望設(shè)計 值排布。在這里，可能通過傾斜或者移動光學(xué)元件控制投射方向但是具有光焦度的光學(xué)元 件的移動會致使投射的光學(xué)性能退化。也就是說，將很難維持投射性能。如果需要設(shè)置期 望角度，則必需重新設(shè)計整個的光學(xué)系統(tǒng)。如果作為最終表面的光學(xué)反射表面被替換為基 本上沒有光焦度的平面鏡，其他個光學(xué)元件的形狀被最佳化并且被再次設(shè)計以便確保投射 性能，光學(xué)系統(tǒng)的尺寸例如整個光學(xué)系統(tǒng)的高度和在最大高度的投射位置和光學(xué)系統(tǒng)的底 表面之間的距離不會減小。同時，安裝在后投影儀中并且包括第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)在日 本專利申請公開號2007-212748 (JP-A-2007-212748)的圖1和圖2中公開。具體地，從構(gòu)成第二光學(xué)系統(tǒng)的凹面鏡反射的光線被反射鏡反射，橫越第一光學(xué) 系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)之間通過的光束，并且被投射到屏幕上的結(jié)構(gòu)在JP-A-2007-212748 的圖2中公開。第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)的第一反射表面(例如，圖2中的凹面鏡) 被排布為將圖像平面(例如，屏幕)的法線放在其在它們之間的中心。也就是說，圖像平面 (例如，屏幕)的法線為中心第一光學(xué)系統(tǒng)與第二光學(xué)系統(tǒng)分離設(shè)置。這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致尺寸大于反射在屏幕上的投影圖像的縱向尺寸的投影光學(xué)系統(tǒng)。 此外，如果第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)之間的位置關(guān)系未保持在期望的位置關(guān)系，則成 像性能可能降低。也就是說，具體在其運用到前投影儀的情況下，由于用于支持凹面鏡保持 其與第一光學(xué)系統(tǒng)的位置關(guān)系的構(gòu)件大，投射系統(tǒng)的實用性較差具體。此外，即使在其運用 到后后投射過程中可能實現(xiàn)厚度減小，因為第一光學(xué)系統(tǒng)從第二光學(xué)系統(tǒng)分離也有由于在 光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部中行進(jìn)的光占據(jù)的空間大，投影儀尺寸增加的問題。發(fā)明人已經(jīng)設(shè)想配備更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)的思想。發(fā)明人也已經(jīng)設(shè)想配備包含更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備的思想。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種投影光學(xué)設(shè)備，包含，由具有屈光力的多個光學(xué)元 件構(gòu)成的形成與物體共軛的像的投影光學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)造為投射與物體共軛的像的投影表面， 以及沒有屈光力的被設(shè)置為偏轉(zhuǎn)從所述投影光學(xué)系統(tǒng)出射的光束的光路并且在多個光學(xué) 元件之間通過所述光路被偏轉(zhuǎn)的光束的偏轉(zhuǎn)元件，其中投影表面在投影表面中心的法線不通過多個光學(xué)元件或多個光學(xué)元件之間。根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供有一圖像顯示設(shè)備，包含被設(shè)置為生成圖像的圖像 生成裝置以及被設(shè)置為將由圖像生成裝置生成的圖像投射到顯示面上或者顯示在顯示面 上的圖像投射和顯示裝置，其中圖像投射和顯示裝置包含如上所述投影光學(xué)設(shè)備。


圖IA及圖IB是圖解作為本發(fā)明的實施例的更具體的實例的投影光學(xué)設(shè)備中的成 像光束和投影光束的圖；圖2是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例1的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖；圖3是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例1的投影光學(xué)系統(tǒng)的效果的圖；圖4是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例2的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖；圖5是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例3的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖；圖6A和圖6B是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例4的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖；圖7是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例5的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖；圖8A，圖8B，和圖8C是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例6的投影光學(xué)設(shè)備結(jié)構(gòu)的 圖。
具體實施例方式
接下來，將參考

本發(fā)明的某些實施例。本發(fā)明第一實施例是包括多個具有屈光力的光學(xué)元件并且將與物體共軛的像投 射到投影表面上的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中所述投影光學(xué)系統(tǒng)包括沒有屈光力并使光束的光路 被偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)元件，光路被偏轉(zhuǎn)的光束在所述多個光學(xué)元件之通過，且在所述投影表面的 中心的所述投影表面的法線不通過所述多個光學(xué)元件或者所述多個光學(xué)元件之間。在這里，具有屈光力(光焦度)是指所述多個光學(xué)元件各自具有正的屈光力或者 負(fù)的屈光力。此外，多個光學(xué)元件的每一個不具體地限制，可以是透射光的光學(xué)元件，例如 透鏡，或者可以是反射光的光學(xué)元件，例如反射鏡。此外，如果所述投影表面是與物體共軛 的像被投射到其上的表面，則不具體地限制，可以是平面表面或者曲面，并且可以或可以不 包括在所述投影光學(xué)系統(tǒng)中。因為在投影表面中心的投影表面的法線不通過多個光學(xué)元件或多個光學(xué)元件之 間，所以它可以表示為在投影表面中心的投影表面的法線不穿越任何構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)的 光學(xué)元件并且不在光學(xué)元件之間通過。也就是說，結(jié)構(gòu)被配備為在投影表面中心的投影表 面的法線不穿過投影光學(xué)系統(tǒng)。此外，當(dāng)在投影表面中心的投影表面的法線不通過多個光學(xué)元件或多個光學(xué)元件 之間時，并且從排布的投影光學(xué)系統(tǒng)側(cè)觀察顯示在投影表面上的投影圖像，存在投影圖像 不被投影光學(xué)系統(tǒng)自身遮蓋的觀察位置。另外，投影表面的中心是指從投影表面的中心到投影表面上任意點的矢量和完全 地或基本上為零的點。此外，當(dāng)在投影表面中心的投影表面的法線不通過多個光學(xué)元件或多個光學(xué)元件 之間時，在光束主射線入射點的投影表面法線可不通過多個光學(xué)元件或多個光學(xué)元件之間。另外，光束的主光線指通過允許設(shè)置在投影光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌中心的光線。此外，其光路被偏轉(zhuǎn)的光束在多個光學(xué)元件之間通過，意指，其光路被偏轉(zhuǎn)元件偏 轉(zhuǎn)的光束，通過第一光學(xué)系統(tǒng)在第一光學(xué)元件的表面與第一光學(xué)元件的光軸的交點的切平 面，和最靠近第一光學(xué)元件的第二光學(xué)元件在第二光學(xué)元件在第一光學(xué)元件側(cè)的表面與第 二光學(xué)元件的光軸的交點的切平面之間的空間。此外，沒有屈光力的偏轉(zhuǎn)元件可包括屈光力完全為零的偏轉(zhuǎn)元件，或其屈光力被 認(rèn)為是基本上為零的偏轉(zhuǎn)元件。對于其屈光力被認(rèn)為是基本上為零的偏轉(zhuǎn)元件是，例如，其 屈光力的設(shè)計值為零的偏轉(zhuǎn)元件，但它具有起因于制造誤差的屈光力誤差。具體地，它是不能有助于投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計的表面，并且指，例如，平面鏡 或平行玻璃板。平行玻璃板取決于它的厚度，可能影響成像性能，但是相當(dāng)于沒有光焦度的 元件。通常，取決于制造誤差的容許限度，平行玻璃板可能具有對于壞的情況的幾個毫米， 直到對于好的情況的數(shù)千個毫米的曲率半徑。精確地說，它這樣具有曲率，但是如果成像性 能沒有影響，則它被表示為沒有屈光力。如果偏轉(zhuǎn)元件是設(shè)置為使光路被偏轉(zhuǎn)的光束在多個光學(xué)元件之間通過且沒有屈 光力地的元件，則具體限制，例如，可以是如上所述平面鏡或例如菲涅耳型(Fresnel)反射 鏡。此外，偏轉(zhuǎn)反射鏡可以是從投影光學(xué)系統(tǒng)可分離的元件。其反射率可以被控制以控制 反射光量。用于分離投射光的結(jié)構(gòu)，例如半反射鏡結(jié)構(gòu)，可以被包括在本發(fā)明的實施例的范 圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明第一實施例，可能配備更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的第二實施例是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中偏轉(zhuǎn)元件被 配備為其光路被偏轉(zhuǎn)的光束具有與通過所述多個光學(xué)元件的光束重疊。在這里，具有與經(jīng)過多個光學(xué)元件的光束重疊的其光路被偏轉(zhuǎn)的光束，意指其光 路被偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束的至少一部分與(重疊通過)經(jīng)過多個光學(xué)元件的光束交叉。根據(jù)本發(fā)明第二實施例，可能配備更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)。作為本發(fā)明的第一或第二實施例的更具體的實例，提供有投影光學(xué)設(shè)備，其由包 括多個具有光焦度的光學(xué)元件和基本上沒有光焦度的設(shè)置在從投影光學(xué)系統(tǒng)到投影圖像 的投影光路中的偏轉(zhuǎn)元件的投影光學(xué)系統(tǒng)組成，其中從投影光學(xué)系統(tǒng)出射的投影光束的光 路被偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)，然后其橫越通過具有光焦度的光學(xué)元件的成像光束。在這里，投影光束從投影光學(xué)系統(tǒng)出射的，也就是說，從包括具有光焦度的多個光 學(xué)元件的投影光學(xué)系統(tǒng)中具有光焦度的最終表面退出的一束光線。成像光束是經(jīng)過光學(xué)元 件的成像光束，也就是說，在從投影光學(xué)系統(tǒng)中具有光焦度的第一表面到具有光焦度的最 終表面的光路中通過的光束。在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，可得到防止投影光學(xué)設(shè)備的尺寸增加而獲得小型的光 學(xué)系統(tǒng)。更具體地，因為通過偏轉(zhuǎn)元件使投射光與投影光學(xué)系統(tǒng)中的光束交叉，所以可能高 效地利用占有的空間并實現(xiàn)投影系統(tǒng)的小型化。此外，后投影光學(xué)系統(tǒng)，也可實現(xiàn)小型的設(shè) 備。此外，可解決在如JP-A-2007-212748的圖2中公開的傳統(tǒng)技術(shù)中，投影光學(xué)系統(tǒng)的高 度大于屏幕尺寸，相應(yīng)地，由投影系統(tǒng)占據(jù)的空間增加的問題。此外，關(guān)于前投影儀，可能實現(xiàn)小型的投影儀并且減低其投影空間。圖IA及圖IB是圖解作為本發(fā)明的實施例的更具體的實例的投影光學(xué)設(shè)備中的成像光束和投影光束的圖。圖IA是圖解成像光束的圖，圖IB是圖解投影光束的圖。在圖IA和圖IB中，投影光學(xué)設(shè)備100包括第一光學(xué)系統(tǒng)101和第二光學(xué)系統(tǒng)102。 然而，包括在作為本發(fā)明的實施例的更具體的實例的投影光學(xué)設(shè)備內(nèi)的偏轉(zhuǎn)元件沒有在圖 IA或圖IB中顯示。在投影光學(xué)設(shè)備100中，從物件103出射的光的光束經(jīng)過第一光學(xué)系統(tǒng) 101并且由第二光學(xué)系統(tǒng)102中的具有光焦度的最終表面104反射以致在沒有偏轉(zhuǎn)元件情 況下形成投影圖像105。在這里，如圖IA所示。成像光束106是經(jīng)過第一光學(xué)系統(tǒng)101中 具有光焦度的第一表面到第二光學(xué)系統(tǒng)102中具有光焦度的最終表面104的光學(xué)元件的光 束，如圖IB所示，投影光束107是從第二光學(xué)系統(tǒng)102中具有光焦度的最終表面104出射 的光束。另外，如果物體被配備在放大側(cè)，則圖像平面被配備在縮小側(cè)，并且投影光束指圖 IA和圖IB中從物體103到第一光學(xué)系統(tǒng)101的光束。本發(fā)明的第三實施例是根據(jù)本發(fā)明的第一或第二實施例的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中多 個光學(xué)元件包括具有正的屈光力，并形成與物體共軛的中間像的第一光學(xué)系統(tǒng)，以及包括 至少一個光學(xué)元件，并形成與中間像共軛的像的第二光學(xué)系統(tǒng)。在這里，與中間像共軛的像可以相同于或不同于本發(fā)明的第一或第二實施例中與 物體共軛的像。根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，可提供包括更小型的偏轉(zhuǎn)元件的更小型的投影光學(xué)系 統(tǒng)。作為本發(fā)明第三實施例更具體的實例，提供有投影光學(xué)設(shè)備，其中本發(fā)明的第一 或第二實施例的更具體的實例的投影光學(xué)系統(tǒng)由具有正的光焦度的第一光學(xué)系統(tǒng)以及第 二光學(xué)系統(tǒng)組成，由第一光學(xué)系統(tǒng)形成中間像，然后由第二光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行重新成像。在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，可使偏轉(zhuǎn)元件小型化以減少設(shè)備的尺寸。更具體地說， 可能獲得允許使投影光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的投射光射線集束的光學(xué)系統(tǒng)。更具體地，因為使用形 成中間像的光學(xué)系統(tǒng)，第二光學(xué)系統(tǒng)具有光線在其會聚的對應(yīng)于所謂的“光闌”的位置，偏 轉(zhuǎn)元件被排布在其近旁，可減少偏轉(zhuǎn)元件的尺寸。同時，可減少投影光學(xué)設(shè)備的尺寸。本發(fā)明的第四實施例是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中所述至少一 個光學(xué)元件包括具有正的屈光力的反射光學(xué)元件。在這里，如果反射光學(xué)元件是反射光并具有正的屈光力的光學(xué)元件，則它沒有具 體地限制，例如，可以是球面凹鏡和非球面凹鏡。另外，對于非球面表面，例如，可以是旋轉(zhuǎn) 對稱的非球面表面和旋轉(zhuǎn)非對稱非球面表面，例如變形的非球面表面和自由形態(tài)的表面。根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，可能配備包括更小型的偏轉(zhuǎn)元件的更小型的投影光學(xué) 系統(tǒng)。作為本發(fā)明第四實施例的更具體的實例，提供有作為本發(fā)明第三實施例的更具體 的實例的投影光學(xué)設(shè)備，其中第二光學(xué)系統(tǒng)由至少具有正的光焦度的反射鏡組成。在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，可使偏轉(zhuǎn)元件小型化以減少設(shè)備的尺寸。更具體地說， 可獲得使投影光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的投射光射線集束的光學(xué)系統(tǒng)。更具體地，因為使用形成中間 像的光學(xué)系統(tǒng)，相當(dāng)于所謂的“光闌”的，光線在其會聚的位置被配備在第二光學(xué)系統(tǒng)中，偏 轉(zhuǎn)元件被排布在其附近，借此可減小偏轉(zhuǎn)元件的尺寸。同時，可減少投影光學(xué)設(shè)備的尺寸。本發(fā)明的第五實施例是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中反射光學(xué)元 件是至少一個光學(xué)元件中的最接近與中間像共軛的像的光學(xué)元件。
根據(jù)本發(fā)明第五實施例，可提供更加小型投影光學(xué)系統(tǒng)，其中從反射光學(xué)元件反 射到偏轉(zhuǎn)元件的光的光路相對于入射在反射光學(xué)元件上的光的光路的角度進(jìn)一步地減小。作為本發(fā)明第五實施例的更具體的實例，提供有作為本發(fā)明第四實施例的更具體 的實例的投影光學(xué)設(shè)備，其中具有正的光焦度的反射鏡被排布在第二光學(xué)系統(tǒng)在投影圖像 側(cè)的最終表面。在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，第二光學(xué)系統(tǒng)具有反射功能，借此可能增加偏轉(zhuǎn)角，以 便于引導(dǎo)到偏轉(zhuǎn)元件，以實現(xiàn)更小型的光學(xué)系統(tǒng)。更具體地，因為使用形成中間像的光學(xué)系 統(tǒng)，因此在第二光學(xué)系統(tǒng)中具有對應(yīng)于所謂的“光闌”的光線在其會聚的位置，通過將偏轉(zhuǎn) 元件設(shè)置在其附近，可減少偏轉(zhuǎn)元件的尺寸。同時，可減少投影光學(xué)設(shè)備的尺寸。具體地， 當(dāng)?shù)诙鈱W(xué)系統(tǒng)由反射鏡組成時，可折疊光路，并可通過偏轉(zhuǎn)元件更高效地利用投影光路 的空間。本發(fā)明第六實施例是根據(jù)本發(fā)明第四或第五實施例的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中偏轉(zhuǎn)元 件使其光路被偏轉(zhuǎn)的光束在第一光學(xué)系統(tǒng)和反射光學(xué)元件之間通過。在這里，在第一光學(xué)系統(tǒng)和反射光學(xué)元件之間通過的其光路被偏轉(zhuǎn)的光束意思指 其光路被偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束通過一空間，該空間位于第一光學(xué)系統(tǒng)中最靠近反射光學(xué)元 件的第一光學(xué)元件的表面與第一光學(xué)元件的光軸的交點的切平面，和反射光學(xué)元件的第一 光學(xué)元件側(cè)的表面與反射光學(xué)元件的光軸的交點的切平面之間。根據(jù)本發(fā)明第六實施例，可能配備更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)，包括配備為更靠近反 射光學(xué)元件的偏轉(zhuǎn)元件。作為本發(fā)明的第六實施例的更具體的實例，提供有作為本發(fā)明的第四或第五實施 例的更具體的實例的投影光學(xué)設(shè)備，其中投影光路被如上所述光路偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)，然后與 在第一光學(xué)系統(tǒng)和構(gòu)成第二光學(xué)系統(tǒng)的具有正的光焦度的反射鏡之間通過的成像光束交 叉。在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，第二光學(xué)系統(tǒng)具有反射功能，借此可能增大偏轉(zhuǎn)角，以 便于引導(dǎo)到偏轉(zhuǎn)元件，并且以實現(xiàn)更小型的光學(xué)系統(tǒng)。更具體地，因為使用形成中間像的光 學(xué)系統(tǒng)，在第二光學(xué)系統(tǒng)中具有對應(yīng)于所謂的“光闌”的光線在其會聚的位置，偏轉(zhuǎn)元件被 排布在其附近，由此可減少偏轉(zhuǎn)元件的尺寸。同時，可減少投影光學(xué)設(shè)備的尺寸。具體地， 當(dāng)?shù)诙鈱W(xué)系統(tǒng)由反射鏡組成時，可折疊光路，并可通過偏轉(zhuǎn)元件進(jìn)一步地更高效地利用 用于投影光路的空間。本發(fā)明第七實施例是根據(jù)本發(fā)明的第一到第六實施例的任一的投影光學(xué)系統(tǒng)，其 中投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步地包括用于調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)元件設(shè)置的單元。在這里，作為用于調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)元件排布的單元，可以是，例如，用于改變偏轉(zhuǎn)元件位 置的單元(用于移動偏轉(zhuǎn)元件的單元)和用于改變偏轉(zhuǎn)元件方向配置的單元(用于旋轉(zhuǎn)偏 轉(zhuǎn)元件的單元)。用于移動偏轉(zhuǎn)元件的單元沒有具體地限制，例如，可以是用于沿著導(dǎo)軌移 動偏轉(zhuǎn)元件的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和對于借助于臂移動偏轉(zhuǎn)元件的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。同樣，用于旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)元 件的單元沒有具體地限制，例如，可以是用于繞作為轉(zhuǎn)動軸的偏轉(zhuǎn)元件的一側(cè)旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)元 件的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明第七實施例，可配備能夠調(diào)節(jié)由偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束的光路的投影光 學(xué)系統(tǒng)。
作為本發(fā)明的第七實施例的更具體的實例，是本發(fā)明的第一到第六實施例的任一 的更具體的實例的投影光學(xué)設(shè)備，其中投影圖像的位置可通過調(diào)整轉(zhuǎn)移偏轉(zhuǎn)元件的位置調(diào) 離
iF. ο

在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，可獲得容易修正，例如由設(shè)備的傾斜所引起的圖像傾 斜的機(jī)構(gòu)。更具體地，因為偏轉(zhuǎn)元件沒有光焦度，可獲得能夠借助于偏轉(zhuǎn)元件位置的調(diào)整或 其角度的調(diào)整，容易地修正，例如，投影圖像的傾斜的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的第八實施例是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中用于調(diào)節(jié)偏 轉(zhuǎn)元件位置的單元包括用于移動偏轉(zhuǎn)元件的單元。根據(jù)本發(fā)明的第八實施例，可通過移動偏轉(zhuǎn)元件獲得更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明第九實施例是根據(jù)本發(fā)明第一到第八實施例的任一的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中 投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步地包括用于調(diào)節(jié)至少一個光學(xué)元件的排布的單元。在這里，作為用于調(diào)節(jié)至少一個光學(xué)元件的排布的單元，可以是例如，用于改變至 少一個光學(xué)元件(至少之一)的位置的單元(用于移動至少一個光學(xué)元件(至少之一)的 單元)以及用于改變至少一個光學(xué)元件的方向配置的單元(用于旋轉(zhuǎn)至少一個光學(xué)元件 (至少之一)的單元)。用于移動至少一個光學(xué)元件(至少之一)的單元沒有具體地限制，并且例如，配備 用于沿著導(dǎo)軌移動至少一個光學(xué)元件(至少之一)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)以及用于借助于臂移動至少 一個光學(xué)元件(至少之一)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。同樣，用于旋轉(zhuǎn)至少一個光學(xué)元件(至少之一) 的單元沒有具體地限制，并且例如，配備用于繞垂直于至少一個光學(xué)元件(至少之一)的光 軸的一個軸作為轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)至少一個光學(xué)元件(至少之一)的驅(qū)動單元。根據(jù)本發(fā)明的第九實施例，可能配備能夠通過調(diào)節(jié)至少一個光學(xué)元件的排布使得 它更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明第十實施例是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中用于調(diào)節(jié)至少 一個光學(xué)元件的排布的單元是用于移動至少一個光學(xué)元件的單元。根據(jù)本發(fā)明第十實施 例，可能配備能夠通過移動至少一個光學(xué)元件使得它更小型的投影光學(xué)系統(tǒng)。作為本發(fā)明第八，第九或者第十實施例的更具體的實例，提供有作為本發(fā)明的第 一到第七實施例的任一的更具體的實例的投影光學(xué)設(shè)備，其中構(gòu)成第二光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元 件和偏轉(zhuǎn)元件任一或者兩者在非投影的時候可移動到第一光學(xué)系統(tǒng)側(cè)。在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，可改善例如便攜性的功能，具體地需要其應(yīng)用到前面 類型的一個。更具體地，偏轉(zhuǎn)元件或構(gòu)成第二光學(xué)系統(tǒng)的元件在非投影的時候是可移動的， 在適用于前方投影的情況下，借此可在收納的時候?qū)崿F(xiàn)小型化，從而可提供具有用于高效 的收納或放置空間及改善設(shè)備便攜性的投影光學(xué)設(shè)備。本發(fā)明的第十一實施例是根據(jù)本發(fā)明第一到第十實施例的任一的投影光學(xué)系統(tǒng)， 其中投影光學(xué)系統(tǒng)是用于將與物體共軛的像投射到多個光學(xué)元件下方的投影表面上的投 影光學(xué)系統(tǒng)。在這里，多個光學(xué)元件下方的投影表面是指位于多個光學(xué)元件的各光軸下方的投影。根據(jù)本發(fā)明第十一實施例，可配備投影光學(xué)系統(tǒng)，其中可減少可能在用于偏轉(zhuǎn)朝 向多個光學(xué)元件下方的投影表面的光束的光路的偏轉(zhuǎn)元件上沉積的塵垢。
作為本發(fā)明第十一實施例的更具體的實例，提供有作為本發(fā)明第一到第十實施例 的任一的更具體的實例的投影光學(xué)設(shè)備，其中投影光學(xué)設(shè)備從上側(cè)向下側(cè)投射顯示圖像。在這樣的投影光學(xué)設(shè)備中，可配備對其容易地防止反射鏡構(gòu)件上的塵垢沉積的投 影系統(tǒng)。更具體地，因為可將作為偏轉(zhuǎn)元件的反射鏡的表面向下取向，因此即使長時間使 用，沉積的灰塵或污垢量也很小，從而可防止投影質(zhì)量的退化。同時，可防止灰塵或污垢的 熱吸收，因此可盡可能防止由熱所引起的鏡面可靠性降低。本發(fā)明的第十二實施例是圖像顯示設(shè)備，其包括生成圖像的圖像生成裝置和將通 過圖像生成裝置生成的圖像投射到并顯示在投影表面上的圖像投射顯示裝置，其中圖像投 射顯示裝置包括如本發(fā)明第一到第十一實施例的任一所述的投影光學(xué)系統(tǒng)。在這里的投影表面可相同于作為本發(fā)明第一到第十一實施例的任一的投影光學(xué) 系統(tǒng)中的投影表面。根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例，可提供包括更小型投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備。 相應(yīng)地，也可提供更小型圖像顯示設(shè)備。作為本發(fā)明的第十二實施例的更具體的實例，提供有由至少圖像生成單元組成的 顯示設(shè)備和作為本發(fā)明的第一到第十一實施例的任一構(gòu)成投射顯示形成在圖像生成單元 上的圖像的投影光學(xué)設(shè)備。在顯示設(shè)備中，可減少投影儀設(shè)備的高度并且減少設(shè)備體積。更具體地，投射光通 過偏轉(zhuǎn)元件而與投影光學(xué)系統(tǒng)中的光束交叉，借此可高效地利用占有的空間并實現(xiàn)投影系 統(tǒng)的小型化。具體地，關(guān)于后投影光學(xué)系統(tǒng)，可實現(xiàn)小型的設(shè)備。同時，關(guān)于前投影儀，可能 減少其投影空間。因此，可減少投影儀設(shè)備的高度并且減少設(shè)備體積。本發(fā)明的第十三實施例是根據(jù)本發(fā)明第十二實施例的圖像顯示設(shè)備，其中圖像顯 示設(shè)備是前投射式圖像顯示設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例，可提供前投射式圖像顯示設(shè)備，包括更小型投影光 學(xué)系統(tǒng)。對于本發(fā)明第十三實施例的更具體的實例，提供有作為本發(fā)明第十二實施例的更 具體的實例的顯示設(shè)備，其中顯示設(shè)備是前投射式(前型)。在這樣的顯示設(shè)備中，特別在其應(yīng)用到前投射型的情況下，可提供具有更小的設(shè) 備尺寸的顯示設(shè)備。接下來，根據(jù)本發(fā)明的實施例的某些實例將參考附圖被說明。(實例1)圖2是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例1的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是圖 解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例ι的投影光學(xué)設(shè)備的效果的圖。圖3(a)是圖解根據(jù)本發(fā)明 的實施例的實例1的投影光學(xué)設(shè)備的圖；圖3(b)是該圖3的另一個部分，該部分圖解現(xiàn)有 技術(shù)的投影光學(xué)設(shè)備的實例。圖2所示的投影光學(xué)設(shè)備200包括物體，用于放大并且投射物體信息的投影光學(xué) 系統(tǒng)，以及光路偏轉(zhuǎn)元件203。在這里，投影光學(xué)系統(tǒng)由第一光學(xué)系統(tǒng)201和第二光學(xué)系統(tǒng)202組成，其中第一光 學(xué)系統(tǒng)201是由具有光焦度的多個光學(xué)元件組成的光學(xué)系統(tǒng)，第二光學(xué)系統(tǒng)202由具有光 焦度的單個光學(xué)元件組成。第一光學(xué)系統(tǒng)201和第二光學(xué)系統(tǒng)202被整體地并且最佳化地設(shè)計。表示的第一光學(xué)系統(tǒng)201是折射光學(xué)系統(tǒng)，第二光學(xué)系統(tǒng)202是反射光學(xué)系統(tǒng)。另外，圖2是投影光學(xué)設(shè)備的示意圖。為了獲得，例如，第一光學(xué)系統(tǒng)201期望的 成像性能，通常，它是通過多個透鏡的組合構(gòu)造的并且借助于傳統(tǒng)地使用的透鏡設(shè)計模擬 被最佳化。例如，最好是第一光學(xué)系統(tǒng)201由多個折射透鏡組成。對于更好的透鏡結(jié)構(gòu)，提 供有“正-正-負(fù)”結(jié)構(gòu)，其由完全地具有正光焦度的第一透鏡組或透鏡2011，完全地具有 正光焦度的第二透鏡組或透鏡2012，以及完全地具有負(fù)光焦度的第三透鏡組或透鏡2013 組成。然而，所述透鏡組在圖中從略。當(dāng)然，第一光學(xué)系統(tǒng)201可以是反射鏡光學(xué)系統(tǒng)或者 可以是透鏡和反射鏡的組合。在圖2中，第一光學(xué)系統(tǒng)201示意地顯示為三個折射光學(xué)元 件但是不局限于由三個折射光學(xué)元件或者組組成的光學(xué)系統(tǒng)。第二光學(xué)系統(tǒng)202由凹鏡組成。凹面鏡固有地具有正光焦度，因此是更好的。當(dāng) 然，它可以由多個反射鏡組成，以便獲得期望的成像性能，或者折射光學(xué)系統(tǒng)可以被添加。 凹面鏡的特殊的形狀更好地是旋轉(zhuǎn)對稱的非球面形狀并且更加好地是具有更高的自由度 的自由形態(tài)的表面鏡形狀。例如，所述自由形態(tài)的表面鏡更好地是其在X方向和Y方向的 曲率不同于彼此的XY多項式曲面，其中Z軸為光軸方向，X軸處于水平方向，Y軸處于垂直 方向。此外，光路偏轉(zhuǎn)元件203設(shè)置在從由第一光學(xué)系統(tǒng)201和第二光學(xué)系統(tǒng)202組成 的投影光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)投影圖像205的投影光路中。在本發(fā)明的實例1中，光路偏轉(zhuǎn)元件203 是與第一光學(xué)系統(tǒng)201的光軸平行排布的平面鏡，但是，當(dāng)然，不局限于平面鏡。光路偏轉(zhuǎn) 元件203也可以是沒有透鏡會聚功能(沒有光焦度)的菲涅耳類型偏轉(zhuǎn)元件。光路偏轉(zhuǎn)元 件203的尺寸小于第二光學(xué)系統(tǒng)202的尺寸。因為第二光學(xué)系統(tǒng)202具有正光焦度，所以 如在圖2所示的光路圖中表示的，小于第二光學(xué)系統(tǒng)202的光路偏轉(zhuǎn)元件203可以被設(shè)置 為使光束向光路偏轉(zhuǎn)元件203會聚。如圖2所示，從物體發(fā)射并且已經(jīng)通過構(gòu)成第一光學(xué)系統(tǒng)201的光學(xué)元件的成像 光束206被投影光學(xué)設(shè)備200中的第二光學(xué)系統(tǒng)202反射。在這里，如果投影光學(xué)設(shè)備200 不包括光路偏轉(zhuǎn)元件203，從第二光學(xué)系統(tǒng)202反射的光在沒有配備光路偏轉(zhuǎn)反射鏡的情 況下將形成投影圖像204。然而，從第二光學(xué)系統(tǒng)202反射的光的光路被本發(fā)明的實例1的 投影光學(xué)設(shè)備200中的光路偏轉(zhuǎn)元件203偏轉(zhuǎn)。投影光學(xué)系統(tǒng)放射的，其光路被光路偏轉(zhuǎn) 元件203偏轉(zhuǎn)的投影光束207，在沒有為第一光學(xué)系統(tǒng)201提供光路偏轉(zhuǎn)元件的情況下，在 投影圖像204的相對側(cè)形成投影圖像205。另外，本發(fā)明的實例1是其中中間像由第一光學(xué)系統(tǒng)201形成然后由第二光學(xué)系 統(tǒng)202放大并投射的投影光學(xué)系統(tǒng)。物面上的信息被第一光學(xué)系統(tǒng)201稍微放大以形成中 間像。中間像由第二光學(xué)系統(tǒng)202放大并投射。形成的中間像的位置未顯示在圖中，其配備 在第一光學(xué)系統(tǒng)201和第二光學(xué)系統(tǒng)202之間。如果整體光學(xué)系統(tǒng)被最佳化以在投影圖像 的位置獲得期望的成像性能，中間像的成像性能自身不成問題。在這樣的光學(xué)系統(tǒng)中，光路 偏轉(zhuǎn)元件203設(shè)置在從投影光學(xué)系統(tǒng)到投影的位置之間。然后，投影光束的光路被光路偏 轉(zhuǎn)元件203偏轉(zhuǎn)并且偏轉(zhuǎn)的投影光束207與投影光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部光路中的成像光束206交叉 并且被投射。另外，中間像被形成在投影光學(xué)系統(tǒng)中，但是中間像不是必定需要的。此外， 只要保持投影光束207通過的足夠空間，中間像可以位于投影光學(xué)系統(tǒng)中的任何地方?？?借助于傳統(tǒng)地使用的透鏡設(shè)計保證投影光束207通過的空間。
此外，如圖2所示，屏幕設(shè)置為使得經(jīng)過投影圖像205的中心208的法線209不與 投影光學(xué)系統(tǒng)(任一光學(xué)元件或者光學(xué)元件之間的空間)交叉。也就是說，構(gòu)成投影光學(xué) 系統(tǒng)的第一光學(xué)系統(tǒng)201和第二光學(xué)系統(tǒng)202兩者被排布在法線209的同一側(cè)。如在下面更具體地說明的，投影儀在垂直方向具有第一端210和第二端2101，其 中兩者都排布在法線209的一側(cè)并且相對于法線209在投影位置的底211的相對側(cè)。由這樣的排布關(guān)系，保持投影圖像205的足夠觀察面積。如圖2所示，觀察者220的視野沒有中斷。至少觀察者220的位置在圖2所示的 垂直方向沒有限制，，。這幾乎不能由如在JP-A-2007-212748中公開的傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)實 現(xiàn)。這樣，在本發(fā)明的實例1中，提供有經(jīng)過投影圖像中心的法線不與投影光學(xué)系統(tǒng) (光學(xué)元件的任一或者光學(xué)元件之間的空間)交叉，并且光路偏轉(zhuǎn)元件203被排布為使得投 影系統(tǒng)例如聚光透鏡放射的光線的投影光束207與投影光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部光路的成像光束206 交叉，即，同投影系統(tǒng)內(nèi)部空間被投射的結(jié)構(gòu)，其是本發(fā)明的實例1的的新的結(jié)構(gòu)，未被現(xiàn) 有技術(shù)公開。同時，盡管有多個光路被折疊并且互相交叉的現(xiàn)有技術(shù)，但是這樣的折疊元件自 身付有光學(xué)系統(tǒng)性能的光學(xué)元件，本發(fā)明實例1的光路偏轉(zhuǎn)元件203是基本上沒有光焦度 的偏轉(zhuǎn)元件，例如，平面鏡。這樣，因為光路偏轉(zhuǎn)元件203沒有光焦度，完成的投影光學(xué)系統(tǒng) 的性能沒有影響并且可在某種程度上改變光路偏轉(zhuǎn)元件203的位置從而自由地設(shè)置投影 圖像的期望的位置。同時，可在某種程度上旋轉(zhuǎn)光路偏轉(zhuǎn)元件203。如在圖2中清楚地看出 的，以投影光束207和投影儀不相互妨礙為準(zhǔn)。通過這樣的結(jié)構(gòu)的使用，可利用成像所需要的期望的空間(滿足透鏡性能需要的 空間)作為投影光束207占據(jù)的空間，可高效地利用從物體到圖像平面的由成像系統(tǒng)占據(jù) 的空間。因為具有這樣的特征，所以投影圖像的觀察面積可為大范圍。這樣裝置小型化，并 適用于前投影儀類型的光學(xué)系統(tǒng)。如圖3所示，整個系統(tǒng)從設(shè)備下端到投影位置上端的高度被從對于傳統(tǒng)技術(shù)的H 減少到對于本發(fā)明實例1的結(jié)構(gòu)的h。同樣，對于設(shè)備從其底開始的高度，盡管H’是傳統(tǒng)技 術(shù)需要的，但是本發(fā)明的實例1的大部分設(shè)備具有等于或者小于h’，實現(xiàn)更加小型化。(實例2)圖4是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例2的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。圖4所示的投影光學(xué)設(shè)備400包括物體404，用于放大投射物體404的投影光學(xué)系 統(tǒng)，以及偏轉(zhuǎn)元件403。這里，投影光學(xué)系統(tǒng)由第一光學(xué)系統(tǒng)401和第二光學(xué)系統(tǒng)402組成，其中第一光學(xué) 系統(tǒng)401是由具有光焦度的多個光學(xué)元件組成的光學(xué)系統(tǒng)，第二光學(xué)系統(tǒng)402是反射光學(xué) 系統(tǒng)。同樣，第一光學(xué)系統(tǒng)401和第二光學(xué)系統(tǒng)402整體涉及以獲得期望的成像性能。更 好的實例被構(gòu)造為第一光學(xué)系統(tǒng)401由多個折射透鏡組成。另一方面，第二光學(xué)系統(tǒng)402 由凹面鏡組成。相應(yīng)地，第二光學(xué)系統(tǒng)402同時具有正光焦度和光路偏轉(zhuǎn)功能。此外，偏轉(zhuǎn) 元件403被排布在從由第一光學(xué)系統(tǒng)401和第二光學(xué)系統(tǒng)402組成的投影光學(xué)系統(tǒng)到投影 圖像405的位置的投影光路中。如圖4所示，在投影光學(xué)設(shè)備400中，物體404例如光閥等發(fā)出的并且經(jīng)過構(gòu)成第一光學(xué)系統(tǒng)401的光學(xué)元件的成像光束406由第二光學(xué)系統(tǒng)402反射。在這里，在本發(fā)明 實例1的投影光學(xué)設(shè)備400中，從第二光學(xué)系統(tǒng)402反射的光的光路由偏轉(zhuǎn)元件403偏轉(zhuǎn)。 投影光學(xué)系統(tǒng)出射并由偏轉(zhuǎn)元件403偏轉(zhuǎn)光路的投影光束407在屏幕等的顯示位置上形成 投影圖像405。此外，中間像被形成在本發(fā)明的實例2中的第一光學(xué)系統(tǒng)401和第二光學(xué)系統(tǒng)402 之間。本發(fā)明的實例2中的投影光學(xué)系統(tǒng)是由第一光學(xué)系統(tǒng)401形成中間像然后由第二光 學(xué)系統(tǒng)402放大投射的投影光學(xué)系統(tǒng)。物面上的信息被第一光學(xué)系統(tǒng)401稍微放大以形成 中間像。中間像由第二光學(xué)系統(tǒng)402放大并且投射。如果期望的成像性能被完全地獲得， 則中間像的成像性能不成問題。在這樣的光學(xué)系統(tǒng)中，偏轉(zhuǎn)元件403被排布在投影光學(xué)系 統(tǒng)和投影位置之間以偏轉(zhuǎn)投影光束407并且偏轉(zhuǎn)的投影光束407被投射以與投影光學(xué)系統(tǒng) 內(nèi)部的成像光束406交叉(交差區(qū)域409)。在本發(fā)明的實例2中，光路偏轉(zhuǎn)元件403是與 第一光學(xué)系統(tǒng)401的光軸平行排布的平面鏡，但是，當(dāng)然，不局限于平面鏡。此外，偏轉(zhuǎn)元件 403可是具有透鏡會聚功能(并且沒有光焦度)的菲涅耳類型偏轉(zhuǎn)元件。如圖4所示，對屏幕在投影圖像405的中心410的法線4101，最靠近投影儀的投 影圖像405的下端411的高度4111，以及投影儀的最靠近投影圖像的上端的高度4121進(jìn) 行定義，并且X，Y，和Z軸定義為為X軸處于水平方向并且Y軸處于垂直方向。屏幕在投影 圖像405的中心410的法線4101設(shè)置為不與投影光學(xué)系統(tǒng)(任一光學(xué)元件或者光學(xué)元件 之間的空間，也就是說，第一光學(xué)系統(tǒng)401，第二光學(xué)系統(tǒng)402，或者成像光束406)。也就是 說，第一光學(xué)系統(tǒng)401和第二光學(xué)系統(tǒng)402被排布在法線4101的一側(cè)，夾設(shè)法線4101。此外，投影儀上端412的高度4121被安置在低于投影圖像405下端411的高度 4111的位置(在Y方向)。由這樣的排布關(guān)系，可保證投影圖像405的足夠觀察面積。也就是說，如圖4所示， 觀察者420的視野沒有中斷。至少，觀察者420的位置在圖4所示的垂直方向沒有限制。這 幾乎不能由如在JP-A-2007-212748中公開的傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。偏轉(zhuǎn)元件430的位置最好設(shè)置在投影光學(xué)系統(tǒng)的最大有效直徑中，以獲得投影圖 像。也就是說，可設(shè)置在整體保持第一光學(xué)系統(tǒng)401和第二光學(xué)系統(tǒng)402組成的投影光學(xué) 系統(tǒng)的殼體408中。圖中僅顯示了容納用于圖解本發(fā)明的實施例的最少元件的殼體408，而 鏡頭筒或者用于支持透鏡的支持構(gòu)件等未顯示在圖中，，但是它們可在該最小區(qū)域中設(shè)置。 當(dāng)然，如果根據(jù)需要添加其他元件，則需要用于排布的更寬的空間。更好的是應(yīng)用本發(fā)明的實施例到如在由申請人預(yù)先提交的日本專利申請公開號 2004-258620 (JP-A-2004-258620)中公開的光學(xué)系統(tǒng)，在JP-A2004-30976中公開的光學(xué)系 統(tǒng)或者如在背景技術(shù)中說明的JP-A2006-23551中公開的中公開的光學(xué)系統(tǒng)，等等。具體 地，在JP-A-2004-258620中公開的光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)于使用折射光學(xué)系統(tǒng)和凹面鏡的放大投 影光學(xué)系統(tǒng)。使凹面鏡反射的光線，S卩，用于圖解本發(fā)明實例2的投影光束407被平面鏡等折疊 以通過折射光學(xué)系統(tǒng)和凹面鏡之間的空間。通過這樣的結(jié)構(gòu)，可在其運用到設(shè)備的情況下， 實現(xiàn)小型化的投影系統(tǒng)并且減少投影光學(xué)設(shè)備的尺寸，并且可以獲得實現(xiàn)小型設(shè)備的各種 效果，包括可安裝性的改進(jìn)，便攜性的改進(jìn)，小型外殼的實現(xiàn)(涉及精度的要求)以及原材 料的減少。
使用獲得中間像的光學(xué)系統(tǒng)的特殊效果是減小了偏轉(zhuǎn)元件403的尺寸，因為對應(yīng) 于所謂的“光闌”的光線被會聚的位置被配備在第二光學(xué)系統(tǒng)402中，并且偏轉(zhuǎn)元件403被 排布在該位置附近。同樣，因為光線被會聚在第二光學(xué)系統(tǒng)402的“光闌”附近，投影光束 407的發(fā)散相對小。在獲得中間像的光學(xué)系統(tǒng)中，與沒有形成中間像的另一個傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)相比， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)地有利于與成像光束406的交叉。同時，因為在傳統(tǒng)的放大投影系統(tǒng)中在光束從投影 光學(xué)系統(tǒng)出射之后投影光束407的寬度逐漸地增加，所以在投影光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)過的思想 無法在實踐中獲得。此外，因為成像光學(xué)系統(tǒng)為了將它從周圍分離而通常被安裝在鏡頭筒 等等中，在成像光束406通過投影光束407的思想通常不能實現(xiàn)。另一方面，在本發(fā)明實例 2中，使成像光束406橫過投影光束407以便當(dāng)注意力被集中在投影光束的線性前進(jìn)時不產(chǎn) 生由于閃爍光而造成的其投影性能的退化。雖然適合于本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)如上所述，對于具有更進(jìn)一步的以及具體的效 果的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，補充地提供傾斜投影光學(xué)系統(tǒng)。也就是說，移轉(zhuǎn)(shift)例如光閥的 物體(從第一光學(xué)系統(tǒng)的光軸偏移地移動)以在傾斜的方向進(jìn)行投影。另外，第二光學(xué)系 統(tǒng)由反射光學(xué)系統(tǒng)組成并且第二光學(xué)系統(tǒng)從光軸一側(cè)突出(對應(yīng)實例圖4的投影光學(xué)系 統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)JP-A-2006-235516的圖1等)。同樣，不必移轉(zhuǎn)物體位置，對于第二光學(xué)系統(tǒng) 相對第一光學(xué)系統(tǒng)的一側(cè)移轉(zhuǎn)的光學(xué)系統(tǒng)(例如，JP-A-2004-309765中的傳統(tǒng)技術(shù)(圖2) 等)，第二光學(xué)系統(tǒng)的尺寸大于第一光學(xué)系統(tǒng)的有效直徑的投影光學(xué)系統(tǒng)也同樣適用。如果本發(fā)明的實施例的偏轉(zhuǎn)元件沒有配備在這樣的投影光學(xué)系統(tǒng)中，則投影光束 將行進(jìn)到第二光學(xué)系統(tǒng)移轉(zhuǎn)側(cè)(稱為A側(cè)；未顯示)的相對側(cè)(稱為B側(cè)；未顯示)以形成 投影圖像。然而，本發(fā)明的實施例的偏轉(zhuǎn)元件可折疊光路，光束在多個光學(xué)元件之間通過以 被投射到如上所述A側(cè)，借此可能高效地利用在第二光學(xué)系統(tǒng)被轉(zhuǎn)移至其的側(cè)的空間。因 此，可實現(xiàn)更加小型的投影光學(xué)系統(tǒng)和投影光學(xué)設(shè)備。(實例3)圖5是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例3的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。在圖5中 的投影光學(xué)設(shè)備500中，第一光學(xué)系統(tǒng)501，第二光學(xué)系統(tǒng)502，偏轉(zhuǎn)元件503，物體504，投 影圖像505，和投影光束507分別地類似于，如圖2或者圖4所示，第一光學(xué)系統(tǒng)201，401， 第二光學(xué)系統(tǒng)202，402，(光路)偏轉(zhuǎn)元件203，403，物體，投影圖像205，405，和投影光束 207，407。然而，本發(fā)明的實例3的特征在于，本發(fā)明實例1或者2中的偏轉(zhuǎn)元件的角度是 可變的。如圖5所示，通過使用這樣的結(jié)構(gòu)，可調(diào)整投影圖像的位置。也就是說，在圖5中， 可通過改變偏轉(zhuǎn)元件的傾斜程度以移動投影圖像。允許投影圖像位置調(diào)整的效果幾乎不能 通過傳統(tǒng)技術(shù)獲得。(實例4)圖6A和圖6B是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例4的顯示設(shè)備10的結(jié)構(gòu)的圖。圖 6A是實例4的顯示設(shè)備的側(cè)視圖并且圖6B是實例4的顯示設(shè)備的俯視圖。圖6A和圖6B顯示本發(fā)明的任一實例的投影光學(xué)設(shè)備被應(yīng)用至其的顯示設(shè)備600。 顯示設(shè)備600是由至少圖像生成單元和本發(fā)明的任一實例的投影光學(xué)設(shè)備組成的顯示設(shè) 備以投射顯示由圖像生成單元形成的圖像。另外，本發(fā)明實例4中的第一光學(xué)系統(tǒng)605，第二光學(xué)系統(tǒng)606，偏轉(zhuǎn)元件607，中間像608，投影圖像609，成像光束610，投影光束611，以及交叉的區(qū)域612類似于本發(fā)明實例 1至丨J 3的。這里，此實例由用作圖像生成單元的光閥(反射型液晶面板)601，用于照明光閥 601的光源602(超高電壓汞燈，鹵素?zé)?，氙氣燈，等?，以及用于使燈的光強(qiáng)分布均勻的均 勻照明光學(xué)系統(tǒng)603組成(光學(xué)系統(tǒng)由第一蠅眼透鏡603a，第二蠅眼透鏡60北，主會聚透 鏡603c，子會聚透鏡603d，可選的反射鏡603f等組成，以高效地進(jìn)行光閥601上的均勻照 明的)。此外，因為燈光源602不是極化的，常使用光偏振轉(zhuǎn)換元件60 等對液晶面板601 進(jìn)行高效照明。以上上述的結(jié)構(gòu)是提供的照明光學(xué)系統(tǒng)603的一個實例，而不是對照明光 學(xué)系統(tǒng)603的限制。對于其他實例，透射型液晶面板、其中對應(yīng)于像素的微反射鏡被二維 地排列并且光調(diào)制通過傾斜每個反射鏡被進(jìn)行的元件等都可作為面板601。為了改善其效 能光偏振轉(zhuǎn)換對使用偏振光的液晶面板是必要的，但是對于不依靠光偏振的面板是不必要 的。圖6A和圖6B顯示包括反射型液晶面板601的顯示設(shè)備600的實例，其中充分地 偏振的照明光通過光路分離元件604達(dá)到反射型液晶面板601。作為光路分離元件604，最 好使用偏振光束分光器(在下面稱為PBS)。從PBS反射并且照明面板601的光束基于輸入 圖像信號而在光閥上形成圖像光。另外，通常地在像素基礎(chǔ)上調(diào)制光。調(diào)制圖像光通過PBS 從照明光分離并且導(dǎo)向本發(fā)明實例的投影光學(xué)設(shè)備。然后，這些被用于整體地支持它們的 殼體覆蓋成為投射式顯示設(shè)備600。此外，可容易地進(jìn)行運用其到如圖3所示光學(xué)系統(tǒng)。雖然如上所述的圖像生成的 實例4是一個面板601的情況，可準(zhǔn)備對應(yīng)于紅，綠，和藍(lán)的面板，然后，在將照明光分離為 三原色，并且將它們的每一個如上所述進(jìn)行照明光和投射光的分離，隨后三原色可以合成 并導(dǎo)向投影光學(xué)系統(tǒng)。光源602是燈光源，但是也可以使用LED光源或者LD光源。在那種 情況下，使用適合于光源的照明光學(xué)系統(tǒng)。如果圖像生成單元自身是自發(fā)光的元件，則不需 要照明光學(xué)系統(tǒng)603。此外，其他圖像生成裝置包括通過二維地掃描LD光源并調(diào)制驅(qū)動各像素獲得顯 示圖像的圖像生成系統(tǒng)。在這種情況下，用于獲得投影圖像的掃描光路對應(yīng)于投影光路。(實例5)圖7是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例5的投影光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。如圖7所 示，本發(fā)明實例5的投影光學(xué)設(shè)備700與本發(fā)明實例1到3的投影光學(xué)設(shè)備類似，包括例如 折射光學(xué)系統(tǒng)的第一光學(xué)系統(tǒng)701，例如凹面鏡的第二光學(xué)系統(tǒng)702，以及例如反射鏡的偏 轉(zhuǎn)元件703，其中物面704發(fā)出的光束的光路通過偏轉(zhuǎn)元件703偏轉(zhuǎn)并且通過偏轉(zhuǎn)元件703 偏轉(zhuǎn)的投影光束706被投射到在投影的位置的屏幕表面705。然而，相對于圖7所示的投影光學(xué)設(shè)備700中的第一光學(xué)系統(tǒng)701和第二光學(xué)系 統(tǒng)702，投影光束被從上側(cè)投射到下側(cè)(用于成像平面半部的光線未顯示在圖7中)。通常地用于辦公室的所謂的前投影儀被放置在桌上并且在配置在前面的屏幕上 進(jìn)行投影。近年來，例如，用于從上側(cè)到下側(cè)投影在壁等的設(shè)備已經(jīng)商業(yè)化并且可能通過使 用本發(fā)明實例5的結(jié)構(gòu)，在不改變例如照明系統(tǒng)、面板周圍的光學(xué)系統(tǒng)、投影光學(xué)系統(tǒng)等所 謂的投影儀引擎部分的姿勢取向的情況下容易地進(jìn)行向下投影。根據(jù)需要，偏轉(zhuǎn)元件703 可以是是可分離的。也可以得到向上投影和向下投影組合使用的設(shè)備。當(dāng)然，設(shè)備自身可以被垂直地反轉(zhuǎn)，并且其布局自由度的改進(jìn)明顯地對設(shè)備的設(shè)計提供有利的效果。另外，從圖中很明顯，通過從上側(cè)向下側(cè)投射投影光束作為本發(fā)明實例5構(gòu)成要 件的偏轉(zhuǎn)元件703的反射表面向下，其導(dǎo)致防灰塵沉積等等。此外，雖然在圖中沒有顯示， 因為沒有光射線行進(jìn)到偏轉(zhuǎn)元件703的后表面，所以更好的是完全地覆蓋光學(xué)系統(tǒng)以便外 部漫射光不從其上側(cè)進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)，。當(dāng)使用這樣的結(jié)構(gòu)時，凹面鏡的反射鏡稍微向上取向 并且從防塵觀點，可能獲得非常有利的結(jié)構(gòu)。(實例6)圖8A，圖8B，和圖8C是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的實例6的投影光學(xué)設(shè)備結(jié)構(gòu)的 圖。圖8A是顯示在光束被投射時候(在投影的時候)的投影光學(xué)設(shè)備的圖。圖8B是顯示 其中在光束未投射時候(在非投影的時候)偏轉(zhuǎn)元件可移動的實例6的投影光學(xué)設(shè)備的 圖。圖8C是顯示其中凹面鏡在光束未投射時候(在非投影的時候)是可移動的實例6的 投影光學(xué)設(shè)備的圖。更具體地，圖8B是顯示圖8A所示的偏轉(zhuǎn)元件是可移動的并且偏轉(zhuǎn)元 件移到第一光學(xué)系統(tǒng)側(cè)的情況的圖，并且圖8C是顯示圖8A所示的凹面鏡是可移動的并且 凹面鏡移到第一光學(xué)系統(tǒng)側(cè)的情況的圖。如圖8A，圖8B，和圖8C所示，本發(fā)明實例6的投影光學(xué)設(shè)備800類似于本發(fā)明的 實例5的投影光學(xué)設(shè)備等，包括例如折射光學(xué)系統(tǒng)的第一光學(xué)系統(tǒng)801，例如凹面鏡的第二 光學(xué)系統(tǒng)802，以及例如反射鏡的偏轉(zhuǎn)元件803，其中物面804發(fā)出的光束的光路通過偏轉(zhuǎn) 元件803偏轉(zhuǎn)并且通過偏轉(zhuǎn)元件803偏轉(zhuǎn)的光束被投射到例如屏幕表面的投影表面上。本發(fā)明實例6的投影光學(xué)設(shè)備800是本發(fā)明實例5的投影光學(xué)設(shè)備的實例，其中 作為構(gòu)成第二光學(xué)系統(tǒng)802的光學(xué)元件的凹面鏡和偏轉(zhuǎn)元件803是可移動的，并且允許在 非投影的時候移動到第一光學(xué)系統(tǒng)801側(cè)。為了方便圖解起見，光線未顯示在圖中。同時， 本發(fā)明的實例6的投影光學(xué)設(shè)備800可以是例如本發(fā)明實例4的顯示設(shè)備，其中作為顯示 設(shè)備的構(gòu)成要件，光源、照明系統(tǒng)、光閥等為了避免圖面的復(fù)雜性而從略，顯示圖7所示的 本發(fā)明實例5的投影光學(xué)系統(tǒng)的放大圖。此外，作為顯示例如凹面鏡等的第二光學(xué)系統(tǒng)802 和偏轉(zhuǎn)元件803的配置關(guān)系的透視圖。從投影光學(xué)設(shè)備800投射光束的時候，如圖8A所示，獲得如圖7所示的投影圖像。 然而，偏轉(zhuǎn)元件803，第二光學(xué)系統(tǒng)802等在不從投影光學(xué)設(shè)備800投射光束的時候從第一 光學(xué)系統(tǒng)801突出。這些部分是可移動的，并且如圖8所示，作為構(gòu)成第二光學(xué)系統(tǒng)802的 光學(xué)元件的凹面鏡和偏轉(zhuǎn)元件803被允許移動到第一光學(xué)系統(tǒng)801側(cè)。雖然對于本發(fā)明實 例6，用于支持第二光學(xué)系統(tǒng)802例如凹面鏡和偏轉(zhuǎn)元件803的外殼等等未顯示在圖8A， 圖8B，和圖8C中，可使用傳統(tǒng)使用的驅(qū)動機(jī)構(gòu)使第二光學(xué)系統(tǒng)802或者偏轉(zhuǎn)元件803沿著 導(dǎo)軌滑動并且被移動或者臂驅(qū)動?？梢缘诙鈱W(xué)系統(tǒng)802或者偏轉(zhuǎn)元件803的一側(cè)為軸設(shè) 置旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，采用對第二光學(xué)系統(tǒng)802或者偏轉(zhuǎn)元件803進(jìn)行折疊的結(jié)構(gòu)。圖8B顯示偏轉(zhuǎn) 元件803繞作為轉(zhuǎn)動軸805的偏轉(zhuǎn)元件的一側(cè)向上折疊的情況。因為偏轉(zhuǎn)元件803被折疊 到第一光學(xué)系統(tǒng)801側(cè)，所以偏轉(zhuǎn)元件803和例如凹面鏡的第二光學(xué)系統(tǒng)802之間的間隙 被增加，不僅偏轉(zhuǎn)元件803而且例如凹面鏡等的第二光學(xué)系統(tǒng)802也接近于第一光學(xué)系統(tǒng) 801。當(dāng)然，有可能對于移動第二光學(xué)系統(tǒng)802或者偏轉(zhuǎn)元件803的方法使用各種手段。同 時，偏轉(zhuǎn)元件803可能是可分離的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，可能選擇光束投射方向。此外如未 顯示在圖中的，可使偏轉(zhuǎn)元件可以被固定，僅凹面鏡可移動。具體地，可包括將凹面鏡折疊到偏轉(zhuǎn)元件側(cè)以防止凹面鏡在收納的時候突起的結(jié)構(gòu)等。雖然已經(jīng)參考

某些實施例和實例，例如，有可能本發(fā)明的實施例和實例 將可得到用于投影光學(xué)設(shè)備和使用它的顯示設(shè)備。例如，有可能本發(fā)明的實施例和實例將 可得到用于投射和顯示由例如液晶面板的光閥生成的圖像的投影光學(xué)設(shè)備，或者使用它的 顯示設(shè)備。此外，例如，有可能本發(fā)明的實施例和實例將可得到用于作為產(chǎn)品或者安裝在其 中的投影光學(xué)系統(tǒng)的前投影儀或者后投影儀。雖然本發(fā)明實施例和特殊的實例已經(jīng)具體地 如上所述，本發(fā)明不局限于所述實施例或者特殊的實例并且本發(fā)明實施例和特殊的實例能 夠在沒有背離本發(fā)明精神和范圍的情況下被改變或者修改。本申請要求2007年9月7日提交的日本專利申請?zhí)?007-233M9以及2008年6 月18日提交的日本專利申請?zhí)?008-159655的優(yōu)先日期的權(quán)益，其申請的全部內(nèi)容通過引 用被結(jié)合在此。
權(quán)利要求
1.一種投影光學(xué)設(shè)備，其特征在于，包含由具有屈光力的多個光學(xué)元件構(gòu)成的形成與物體共軛的像的投影光學(xué)系統(tǒng)；以及 構(gòu)造為所述與物體共軛的像被投射的投影表面；沒有屈光力的偏轉(zhuǎn)元件，其被配置為偏轉(zhuǎn)從所述投影光學(xué)系統(tǒng)出射的光束的光路以在 所述多個光學(xué)元件之間通過所述光路被偏轉(zhuǎn)的光束，其中在所述投影表面中心的投影表面法線不通過所述多個光學(xué)元件或所述多個光學(xué) 元件之間，所述偏轉(zhuǎn)元件的反射率能夠被控制。
2.一種投影光學(xué)設(shè)備，其特征在于，包含由具有屈光力的多個光學(xué)元件構(gòu)成的形成與物體共軛的像的投影光學(xué)系統(tǒng)；以及 構(gòu)造為所述與物體共軛的像被投射的投影表面；沒有屈光力的偏轉(zhuǎn)元件，其被配置為偏轉(zhuǎn)從所述投影光學(xué)系統(tǒng)出射的光束的光路以在 所述多個光學(xué)元件之間通過所述光路被偏轉(zhuǎn)的光束，其中在所述投影表面中心的投影表面法線不通過所述多個光學(xué)元件或所述多個光學(xué) 元件之間，所述偏轉(zhuǎn)元件是從所述投影光學(xué)設(shè)備可分離的。
3.一種投影光學(xué)設(shè)備，其特征在于，包含由具有屈光力的多個光學(xué)元件構(gòu)成的形成與物體共軛的像的投影光學(xué)系統(tǒng)；以及 構(gòu)造為所述與物體共軛的像被投射的投影表面；沒有屈光力的偏轉(zhuǎn)元件，其被配置為偏轉(zhuǎn)從所述投影光學(xué)系統(tǒng)出射的光束的光路以在 所述多個光學(xué)元件之間通過所述光路被偏轉(zhuǎn)的光束，其中在所述投影表面中心的投影表面法線不通過所述多個光學(xué)元件或所述多個光學(xué) 元件之間，所述偏轉(zhuǎn)元件具有半反射鏡結(jié)構(gòu)。
4.一種圖像顯示設(shè)備，其包含被配置為生成圖像的圖像生成裝置，和被配置為將由所 述圖像生成裝置生成的圖像投射顯示到顯示面上的圖像投射顯示裝置，其特征在于，所述 圖像投射顯示裝置包含如權(quán)利要求1至3中任一項所述的投影光學(xué)設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像顯示設(shè)備，其特征在于，所述圖像顯示設(shè)備是前投射式圖 像顯示設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種投影光學(xué)設(shè)備，包括由具有屈光力的多個光學(xué)元件構(gòu)成的形成與物體共軛的像的投影光學(xué)系統(tǒng)；以及構(gòu)造為所述與物體共軛的像被投射的投影表面；沒有屈光力的偏轉(zhuǎn)元件，其被配置為偏轉(zhuǎn)從所述投影光學(xué)系統(tǒng)出射的光束的光路以在所述多個光學(xué)元件之間通過所述光路被偏轉(zhuǎn)的光束，其中在所述投影表面中心的投影表面法線不通過所述多個光學(xué)元件或所述多個光學(xué)元件之間。
文檔編號H04N5/74GK102103312SQ20111003883
公開日2011年6月22日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者安部一成, 藤田和弘, 高浦淳 申請人:株式會社理光