[发明专利]投影光学系统和图像投影装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种投影光学系统和一种包括投影光学系统的图像投影装置。

背景技术

LCD(液晶显示器)投影仪作为图像投影装置是众所周知的。近年来，利用液晶面板的高分辨率图像和光源灯的有效能源管理，正在进行具有增强亮度和更低价格的LCD投影仪的开发。已经推广使用DMD(数字微镜装置)的小尺寸、轻重量图像投影装置，并且在办公室、学校、家庭等等广泛使用这种图像投影装置。特别地，前端型投影仪在LCD投影仪之中具有良好的可携带性并且便于用在小型会议等等。在下文中将说明图像投影装置的一些实例。

例如，日本特开专利第2006-235516号公报公开一种投影光学系统和使用投影光学系统的图像投影装置。投影光学系统被布置成具有小投影距离。在投影光学系统中，通过包括透镜组的第一光学系统形成图像形成元件的中间图像，并且通过包括凹面镜的第二光学系统大大地提高光束，所以与中间图像对应的图像被形成在屏幕上。

日本特开专利第2009-204846号公报公开一种图像投影装置，在该图像投影装置中，在凹面镜和屏幕之间设置反射镜，并且从反射镜反射的光束经过透镜组和凹面镜之间的部分并且被导向到屏幕。屏幕对透镜组的光轴的垂直位置关系等于凹面镜对透镜组的光轴的垂直位置关系。

第4223936号日本专利公开一种图像投影装置，在该图像投影装置中，在透镜部的光路和投影光学系统的反射镜部之间设置平面反射镜以将光路弯曲大约90度。竖直布置透镜部从而防止投影光学系统突出到屏幕表面。

日本特开专利第2009-116149号公报公开一种在其中布置包括凹面镜的投影光学系统的图像投影装置。图像投影装置包括屏幕，具有在屏幕的投影表面上设置的曲面镜(curved mirror)的反射光学部件，在反射光学部件之前在光路上和在屏幕的非投影表面上设置的弯曲反射镜(bending mirror)，在反射光学部件之前在光路上和在屏幕的非投影表面上设置的折射光学部件，和在屏幕的非投影表面上设置的图像形成光学部件。

但是，在日本特开专利第2006-235516号公报中公开的图像投影装置中，如果图像形成元件、第一光学系统和第二光学系统被布置在图像投影装置的壳体中并且图像被投影在外部屏幕上，那么壳体突出超过屏幕表面，并且存在图像投影装置必需被嵌入在墙壁中的问题。获得最佳投影距离是困难的。即使投影图像，产生的图像也可能变得不聚焦。

在日本特开专利第2006-235516号公报的图像投影装置中的投影光学系统中，利用透镜组形成中间图像并且在使用凹面镜的屏幕上执行中间图像的成像，所以生成图像形成元件的图像。在该投影光学系统中，图像形成元件相对于透镜光轴被移位并且光束通过凹面镜被提高。因此，能够使得投影距离短。因此，凹面镜对透镜光轴的位置与屏幕对透镜光轴的位置相反，并且如果图像被投影在光轴的上方，那么凹面镜必须被布置在光轴的下方。因此，存在壳体在其下部必须具有大的厚度，并且整个壳体肯定是笨重的问题。

在日本特开专利第2009-204846号公报中公开的图像投影装置中，当图像投影装置被布置在工作台上以在工作台上方设置的墙壁上投影图像时，投影平面(即，屏幕)必须被设置在透镜光轴的上方。除了日本特开专利第2006-235516号公报的教导之外，在光轴上方布置凹面镜。因此，如果当没有使用图像投影装置时凹面镜能够被折叠并且当使用图像投影装置时凹面镜能够被布置在其原始位置中，则能够在非使用的时候使得壳体紧凑，并且能够避免整个壳体是笨重的问题。

但是，当在投影距离的一定条件下必须布置图像投影装置时，难以消除必须在墙壁中嵌入图像投影装置的问题。如果能够使得投影距离相对地大，那么指向到屏幕的光束能够经过透镜和凹面镜之间的中间部分。但是，如果缩短投影距离(即，如果大大地提高光束)，那么凹面镜的尺寸在远离光轴的方向上就必须较大并且增加凹面镜的光焦度。位于距离凹面镜的光轴最远的部分将干扰透镜表面。因此，存在一个问题，从反射镜指向到屏幕的光束被凹面镜中断并且不能到达屏幕。

在日本专利号4223936公开的图像投影装置中，不需要通过在墙壁中嵌入相同的图像投影装置而布置该图像投影装置。但是，图像投影装置具有透镜部竖直站立的结构。当图像投影装置被布置在工作台上以在墙壁上投影图像时，布置的图像投影装置的重心放置得太高。已经存在图像投影装置容易在工作台上掉落的问题。在这种情况下，图像形成元件的显示表面面向上方并且存在灰尘容易被沉积在图像投影装置内侧的问题。