CN101743513B

CN101743513B - 投射光学设备

Info

Publication number: CN101743513B
Application number: CN2008800246540A
Authority: CN
Inventors: 高浦淳; 藤田和弘; 安部一成; 山影明广; 永濑修; 河野义次
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: EP2191328B1; CN101743513A; JP2009086315A; US8777421B2; EP2191328A1; US8529070B2; WO2009041249A1; EP2191328A4; US20130308106A1; JP4829196B2; KR20100022118A; US20100195061A1; KR101170420B1

Abstract

一种投射光学设备，能够提供高图像质量以及具有减小的尺寸。投射光学设备包括光阀和投射光学系统，该投射光学系统包括第一光学系统(5)和第二光学系统(3′)，该第一光学系统(5)具有透射折射元件，该第二光学系统(3′)具有反射折射元件。形成在光阀上的图像被投射光学系统投射在投射表面(4)上。第一光学系统(5)中的光轴被纵向和横向折转。第一光学系统的第一组(5A)被容纳一个在空间(无用空间)内，该空间的下限被第二光学系统(3′)的下边缘限定，借此减少设备的深度。

Description

投射光学设备

技术领域

本发明涉及投射光学设备(包括投射成像设备)，具体地涉及斜投射光学设备。

背景技术

投射型图像显示设备是公知的，在该投射型图像显示设备中，原始图像，例如字母或者图片的静止图像或者活动图像，被二维地形成在小的光阀上，然后被投射光学系统放大并投射。光阀，也可以被称为空间光调制器，被应用在例如透射液晶显示屏(LCD)面板和数字光处理(DLP)的技术以及单硅片液晶(LCOS)技术中。

虽然DLP是当前市场中最主要的技术，但LCOS面板因为它出众的对比度特性以及比透射LCD面板更高的光学利用效率，并且因为它的容量顺应近年来不断增加的像素数量，份额在不断增大。投射型图像显示设备包括前投射型以及后投射型。在前投射型中，光阀上的图像被放大并投射在远离该装置放置的投射表面，诸如反射屏上，以便能够观察反射光。在后投射型中，透射屏被设置在该设备内作为投射表面，并且光阀上的图像被放大然后从该屏的后方投射在该屏上，以便能够从屏的前方看到被投射的图像。

在这两种类型的图像显示设备中，都希望减小设备的尺寸。更进一步地，通过减少装置和投射表面之间的距离，可以实现最小空间内的大屏幕尺寸。

下面指出的专利文献1揭示了一种后投射设备，其中，光路在光阀和屏之间折转两次，借此，光阀上的纵向上更长的原始图像被横向上更长地投射在屏上。

在该技术中，平面镜被设置作为安置在投射透镜系统的光路中的第一光偏转单元，以使得光路沿垂直于基面的方向偏转。第二光偏转单元被安置在投射透镜系统和屏表面之间的光路中，以使得光路沿平行于基面的方向偏转。

专利文献2揭示了一种具有减小的投射距离的投射光学设备(斜投射光学设备)。在该技术中，通过透射折射系统生成光阀上的原始图像的中间像。中间像被凹面镜重新聚焦在屏上。

专利文献3揭示了从一组透镜发出的光束的光路被镜偏转以将光轴折转。

具体地，面板(空间光调制器)上的图像的光射线在穿过光学系统之后被镜转向(bend)，并且进一步在到达凹面镜之前被另一个镜转向，通过该凹面镜光射线被转向并且另外在该图像被投射在投射表面之前被另一个镜转向。

专利文献1：日本公开专利申请No2004-347872

专利文献2：日本公开专利申请No2006-235516

专利文献3：WO2006-058884

在专利文献1的技术中，由于第一光偏转单元，投射透镜系统相对于基板面纵向延伸。此外，在投射透镜系统和屏表面之间的光路中安置有第二光偏转单元。在该结构中，因为距离基面的高度较大，所以，适合于前投射目的的设备将具有增加的高度。

在根据专利文献2的光学系统中，当适合于前投射构造时，设备整体上在上下方向上的厚度明显地依赖于最大的凹面镜的尺寸(高度)。另外，因为透射折射光学系统整体上被安置在凹面镜之上，所以更加增加设备的高度。

当光学系统用于后投射应用并且被容纳在后投射设备的壳体中时，这个问题既不显著也不严重。然而，当应用在前投射设备中时，设备的尺寸变得更加引人注意。

此外，透射折射光学系统下的空间提供宽广的延伸至凹面镜的下边缘的无用空间。因为光学系统在投射方向上直线地排列，设备在投射方向上的长度，即，设备的深度较大，如此使得难以实现紧凑的投射设备(因为光学系统需要进一步被安置在投射图像的背面)。

然而在专利文献3的技术中，光轴被镜向下转向，因为面板(空间光调制器)位于凹面镜下方，机组(set)的高度增加。

另外，因为光路在投射透镜系统和凹面镜之间转向，归因于下面将描述的原因，光路的偏转所需要的元件的尺寸增加。当投射光束从投射透镜系统行进至凹面镜时，它的位置离开投射透镜系统的光轴，这使得光路偏转部分中的元件的设定变得困难。

为了插入用于折转光路的元件，投射透镜系统和凹面镜之间的距离需要增加。如图解光路的专利文献2的附图中所见，当视角增大，从投射透镜至凹面镜的投射光束具有相对于透镜系统的光轴不断增大的角度。结果，随着离开透镜系统的距离增加，接收这样的光束的凹面镜的尺寸增加，以致凹面镜的成本也以相应的方式增加。

在专利文献3的技术中，中间像位于投射透镜系统和凹面镜之间，并且光路在靠近中间像处转向，折转反射镜安置在光束被会聚处。结果，即使折转反射镜形状的微小误差也会使投射图像的质量受到影响并因此趋于恶化。

本发明人的分析表明，如专利文献2和3中的其中形成中间像的该类型的光学系统，具有从投射透镜系统发出的光射线中的某些特性。

具体地，具有大的视角的光射线(即，从较大高度的物体发出的射线)穿过靠近最后的透镜的边缘的点，以使它以较大输出角被引至凹面镜。

由于这样的特点，当光路间隔为折转目的延伸时，最后的透镜或者投射透镜系统中靠近它安置的透镜的尺寸趋于增加。

此外，因为来自聚焦系统的光束在它们入射在凹面镜上之前扩散，所以凹面镜的尺寸同样趋向增加。

在专利文献1到3中，从投射透镜系统发出的具有大的输出角的光射线的光路被折转反射镜转向。

这样的光轴的折转导致透镜尺寸的增加，并妨碍设备尺寸的缩小。

当折转反射镜被安置在如上所述的光束被聚焦处时，即使折转反射镜形状的微小误差也会使投射图像的质量受到影响并因此趋于恶化。

因此，在前述类型的投射光学设备中，不能通过用折转反射镜将光轴折转来简单地实现减小设备的尺寸。因此难以阻止图像质量下降并且同时难以减小设备的尺寸。

举例来说，虽然专利文献3的图9显示了将光轴折转的折转反射镜，其中光束的扩散被透镜阻止，前述即使是折转反射镜的形状的微小误差也会影响投射图像的质量的问题仍然存在。

发明内容

因此本发明的一般目的是提供一种其中消除了相关技术中的一个或多个上述问题的投射光学设备。

为了实现上述目的，根据本发明的一个实施例，在光线不扩散或者被设计成不扩散的投射透镜系统中更靠近空间光调制器的区域中，光线被折转，而不是将从投射棱镜系统发出的具有大输出角度的光线折转。

为了防止光线的扩散，相对于折转空间更靠近物体(即，空间光调制器)布置的透镜组可以被设置具有正光焦度。光焦度越大，更能够控制光线会聚。还应该会使诸如轴向色差和光面角误差的畸变得到平衡。通过将光学系统设计成从相对于折转空间更靠近空间光调制器安置的透镜组发出的光线不扩散，能够防止光线在折转空间内的扩散(即，元件尺寸的增加)。

因为没有有关形成中间像的折转空间中的光束的密集度的条件，可以控制归因于设置用于折转的光路偏转单元(诸如折转镜)的形状误差的图像质量退化。

一个方面，本发明提供一种投射光学设备，包括空间光调制器；以及投射光学系统，该投射光学系统包括第一光学系统和第二光学系统，该第一光学系统具有透射折射元件，该第二光学系统具有反射折射元件。由该空间光调制器形成的图像被该投射光学系统投射在投射表面上。在由该空间光调制器形成的该图像的中心和该投射表面之间的光路中，沿着从所述第二光学系统引至该投射表面的光路行进的光线被以相对于该投射表面成角度地投射。当该光线的进行方向上的矢量是矢量A时，平行于所述投射表面的该矢量A的投射分量被定义为向上方向，与向上方向相反的方向被定义为向下方向。在更靠近该空间光调制器的该第一光学系统的区域中，该第一光学系统的光轴在包括向上或向下方向的矢量的方向上被光路偏转单元折转。

在优选实施例中，当垂直于向上或向下方向的方向被定义为水平方向时，除了包括向上或向下方向上的矢量的方向之外，该第一光学系统的该光轴在包括水平方向上的矢量的方向上被折转。

在另一个优选实施例中，相对于该第一光学系统中的被折转位置更靠近该空间光调制器安置的透镜组具有正的合成光焦度，其中由该透镜组发射的光束不会扩散，或者实质上是平行的。

在另一个优选实施例中，该第一光学系统中的该被折转位置被设定成，由相对于该被折转位置更靠近该空间光调制器安置的透镜组发射的光束不会扩散，或者实质上是平行的。

在另一个优选实施例中，该第二光学系统包括具有正光焦度的反射折射元件，并且在该第一光学系统和该光学系统之间生成中间像。

在另一个优选实施例中，具有正光焦度的该反射折射元件具有该投射光学系统中最大的有效直径。

在另一个优选实施例中，在该第一光学系统中沿该包括向上或向下方向上的矢量的方向的折转是朝向该反射折射元件的下边缘，其中相对于该第一光学系统中的被折转位置更靠近该空间光调制器安置的透镜组发生安置在一个空间内，所述空间的下限由该反射折光元件的该下边缘限定下限。

在另一个优选实施例中，该第一光学系统中更靠近该空间光调制器安置的透镜组具有光轴L1，该光轴L1被安置在该光轴L1上的第一光路偏转单元折转成光轴L2，并且该光轴L2被安置在该光轴L2上的第二光路偏转单元折转成光轴L3，其中该光轴L1、L2和L3在该第一光学系统内不在同一平面内。

在另一个优选实施例中，该第一光学系统包括聚焦调整机构，该聚焦调整机构为安置在更靠近该第一光学系统中的该第二光学系统的透镜组而设置。

在另一个优选实施例中，该光路偏转单元包括平面镜。

在另一个优选实施例中，设备进一步包括多个该光路偏转单元，其中被安置在单根光轴上的两个该光路偏转单元被整体地或者依次地构建。在优选实施例中，该光路偏转单元包括棱镜，该棱镜包括两个光路偏转单元，其中一个光路偏转单元的偏转/反射表面的法线和另一个该光路偏转单元的偏转/反射表面的法线彼此垂直。

在优选实施例中，用于该空间光调制器的控制衬底被安置为平行于该投射表面的左/右方向，并且平行于包括更靠近该第一光学系统中的该第二光学系统安置的透镜组的光轴的平面。

在优选实施例中，照明光学系统被安置在由该光轴L1、L2和L3围绕的空间领域中。

在优选实施例中，该空间光调制器被安置在与该第二光学系统的最低边缘同样的高度，或者高于该第二光学系统的最低边缘。

在优选实施例中，设备进一步包括用于相对于该第一光学系统可移动地支撑该第二光学系统的可移动机构，其中为了减小该设备的深度，当没有图像正被投射时，该第二光学系统能够向着该第一光学系统移动。

在优选实施例中，开口部分和遮光部分被设置在该第二光学系统和该投射表面之间的光路中，其中，在图像的投射期间，来自该第二光学系统的反射光以及会聚的方式穿过该开口部分。

附图说明

当连同附图一起阅读，从下面的具体实施方式中，本发明的这些及其他目的、特征以及优点对于本领域技术人员将是显而易见的。在附图中：

图1显示根据本发明的实施例的投射光学设备的侧视图；

图2显示根据本发明的实施例的投射光学设备的主要部分的放大图；

图3显示投射光学设备中的第一光学系统的立体图；

图4示范性地显示在本发明的实施例中光轴是如何被折转的；

图5A显示沿着第一光学系统中的第一透镜组的投射光学设备的侧视图；

图5B显示投射光学设备的第一光学系统和第二光学系统的平面图；

图6A显示图解聚焦调节过程的侧视图；

图6B显示图解聚焦调节过程的另一个侧视图；图6C显示图解聚焦调节过程的另一个侧视图；

图7显示根据相关技术的投射光学设备；

图8显示根据本发明的另一个实施例的光路偏转单元的立体图；

图9显示图解根据本发明的另一个实施例的空间光调制器和控制衬底的配置的立体图；

图10显示本发明的另一个实施例中元件的配置的平面图；

图11A显示，当图像正被投射时，根据本发明的另一个实施例的可移动机构；

图11B显示当没有图像正被投射时的可移动机构；

图12A显示一侧视图，该侧视图显示根据本发明的另一个实施例的开口结构、遮光结构以及可移动机构；以及

图12B显示图12A的实施例的另一个侧视图，其中可移动机构被移动以减小设备的尺寸。

具体实施方式

图7显示根据相关技术的前投射设备的侧视图。形成在光阀1上的原始图像被投射光学系统放大并投射在投射表面4上，该光阀1是空间光调制器，该投射光学系统包含第一光学系统2和第二光学系统3。在图7的实例中，第一光学系统2由透射折射系统构建。第二光学系统3由反射折射系统构建。

光阀1上的原始图像被投射在投射表面4上作为正像。光阀1上的原始图像的倒像由透射折射系统在第一光学系统2和第二光学系统3之间生成作为中间像。中间像被第二光学系统3投射在投射表面4上作为正像。

光阀1和第一光学系统2成直线地排列，以使设备的深度为D，第一光学系统2的下面和第二光学系统3的下边缘之间的区域提供无用空间。

随后，描述本发明的第一实施例，其中与参照图7描述的部件对应的部件用相应的数字标注。

在描述本实施例之前，定义矢量A以定义根据本实施例的斜投射光学设备中的Y方向。

图1显示在形成在空间光调制器1上的图像的中心和投射表面4之间的光路中，沿着从第二光学系统3′引向投射表面4的光路行进的光线a。光线a相对于投射表面4的法线N成一角度地投射。在该情况中，即使沿着光线a的光路存在偏转元件，也假定光线a直线地穿过这样的偏转元件并到达投射表面4。

在其行进方向上的光线a的矢量被定义为矢量A，大致平行于投射表面4的矢量A的投射分量被定义为向上方向(U)，与向上方向相反的方向被定义为向下方向。如此，Y方向对应于向上或向下方向，在其中光路折转的方向包括向上或向下方向。

在图1中，第一光学系统5的光轴被光路偏转单元6(参见图3)沿+Y方向偏转，然后被第二光路偏转单元7(参见图3)沿+X方向偏转。因此，在本实施例中，光路在第一光学系统5中被折转，在第一光学系统5中，至少沿向上/向下方向的折转比被折转位置更靠近物体侧(空间光调制器侧)发生。

更具体地说，相对于图7中所示的未折转的第一光学系统的光轴，光轴沿-Y方向折转。

通过采用该结构，如图1中所示，设备的深度从没有折转的深度D2(对应于图7中的深度D)减小为D1。

此外，因为光轴的折转部分可以位于在没有折转的情形中的第一光学系统之下的无用空间(参见图7)内，所以可以有效地利用无用空间。

图5A显示根据本实施例的投射光学设备的Y-Z平面。图5B显示投射光学设备的X-Z平面。如图5A中所示，第一光学系统5的第一组5A(靠近光阀)被安置为靠近基面(X-Z平面)。如俯视图(图5B)中所见的第一光学系统5的除了其第二组5B之外的区域具有比第二组5B的高度更低的高度Y1。因此，设备的主要部分的高度可以减小为高度H。参照图5A和5B，数字22表示设备的壳体。同样在图5A和图5B中，为了容易理解，光路偏转单元6和7被显示为具有矩形形状。

因此，在第一光学系统5内通过在向上-向下方向，即，Y方向将光路折转，包括空间光调制器1的图像形成部分可以位于低的位置。

然而，存在牺牲布局条件而应该优先考虑投射性能的情况。因此，也许不可能设计具有允许光路折转的足够长的空间的光学系统。在这种情况下，出现光路需要向下延伸的问题。

具体地，简单地向下折转光路会导致向下长度超过第二光学系统3′的下边缘，这样就增加了设备的高度。

为了克服该问题，根据本实施例，至少第一光学系统5也在垂直于向上/向下方向的水平方向上被折转，如此防止设备的高度延伸超出图5A中的Y3。

因此，通过在Y2和Y3的范围内，在水平方向以及-Y方向上折转光路，能够防止设备的总高度的增加。空间光调制器1可以是诸如LCD面板的光阀。在该情况下，因为用于照明面板的照明发动机可以被安置在设备的下部(无用空间)，所以能够实现具有更稳定的重心的设备。

特别地，在图2的构造中，其中第二光学系统3′的下边缘的高度被表示为Y3，通过将空间光调制器1定位在Y3以上，能够有效地利用无用空间而无需增加设备的高度，如此可以实现体积较小的设备。

在显示X-Y平面的图2中，光路偏转单元(平面镜)6和7被设置在第一组5A和第二组5B之间的光路中。第一组5A的光轴L1(参见图4)在Z轴方向上，并被光路偏转单元6沿Y方向偏转。

这之后是光路偏转单元7，通过该光路偏转单元7，光轴L2(参见图4)沿着X轴方向被偏转成光轴L3。在第二组5B和第二光学系统3′(其是具有正光焦度的反射折射元件)之间的光路空间中，形成中间像平面I。

设备的基面在X-Z平面内。基面在Y方向上的高度基本上对应于反射折射元件3′在Y方向上的最小高度。

在图3(立体图)所示的实例中，空间光调制器1上的原始图像的纵向沿Y方向。空间光调制器1上的原始图像的纵向在光路偏转单元6的偏转表面上的Y-Z平面内。

光路偏转单元6的偏转面的法线在Y-Z平面内，并且相对于Z轴倾斜45°。

在光路偏转单元7的偏转面上，空间光调制器1上的原始图像的纵向在Z轴方向上。光路偏转单元7的偏转面的法线在X-Y面内并且相对于X轴倾斜45°。

因为光轴被光路偏转单元7沿X轴方向偏转，所以投射表面在Y-Z平面内。如此，图像的纵向在Y-Z平面内的投射表面上的Z方向上，以致投射图像在横向上更长。

在上述构造中，能够得到以下有益的效果。

·与图7中所示的传统结构相比较，整个设备的深度能够减小。

·与图7的传统实例相比较，图1中以阴影线显示的第一光学系统5以下的无用空间被减小。如此，归因于具有大的有效直径的第二光学系统3′的无用空间，能够被有效地利用并且设备所需的空间能够减少。

·因为沿向下和水平方向的折转，所以不仅能够有效利用无用空间，而且光学系统在水平方向上的长度能够减去沿高度方向被折转的光学系统的部分的长度。如此，设备在深度方向上的尺寸能够减少。

·空间光调制器的纵向能够被安置在相对于设备的基面的垂直方向上，以致在平行于基面的方向，即，横向上更长的图像能够被投射在投射表面上。当空间光调制器被如此安置在垂直方向上时，能够减小正交棱镜等的体积，借此能够减小正交棱镜的成本和设备的重量。参照图1、2和3，因为光路偏转单元6和7依次被安置在更靠近空间光调制器1的第一组5A和更靠近中间像的第二组5B之间的第一光学系统5中的光路空间中，所以能够容易地配置偏转单元而没有使结构复杂化或者增加设备的尺寸。虽然在图3的立体图中显示的是第一光学系统5的第一组5A的光轴L1平行于Z轴，但是光轴L1也可以在X-Z平面内、或者Y-Z平面内、或者X-Z平面和Y-Z平面两者内，相对于Z轴倾斜某个角度。

当光轴在X-Z平面倾斜时，通过根据倾斜角适当地旋转空间光调制器1，图像能够以正确的取向被投射在投射屏上。

图6A至6C图解被构造为单独地移动第一光学系统5的第二组5B的光学元件的聚焦调节机构。图6A是尺寸为50英寸的投射屏的实例，图6B是尺寸为75英寸的投射屏的实例，图6C显示尺寸为100英寸的投射屏的实例。

如此，聚焦调整机构集中在第二组5B中，第二组5B相对于第一组5A更靠近设备的顶部。这意味着聚焦调整机构不需要被安置在离开设备顶部的最深处。如此，不需要用于操作聚焦调整机构的必需的单元而使结构复杂化或增大尺寸。应该容易理解的是，如果聚焦调节机构被安置在最深处，聚焦调整机构将不得不为了在顶面的外侧上设置它的操作单元而增大尺寸或者变得复杂。

根据本实施例，光路偏转单元6和7两者都包括非常廉价的平面镜。这还提供了以下优点，光路偏转单元6和7可以容易地与大略地呈圆柱形的光学系统镜框架(未显示)相匹配。

图8显示本发明的第二实施例，其中与上面的实施例中的部件或元件对应的部件或元件用相应的数字表示，并且除非必不可少，它们的结构或功能将被省略(同样适用于随后的实施例)。

在本实施方式中，采用包括被整体地结合的两个矩形棱镜的光路偏转单元8。具体地说，光路偏转单元8包括第一矩形棱镜9和第二矩形棱镜10，分别对应于第一实施例的光路偏转单元6和7。第一矩形棱镜9的偏转面9A的法线和第二矩形棱镜10的偏转面10A的法线彼此垂直。如此，如上所述，当空间光调制器1的纵向被安置在基面的法线方向时，被投射的图像的纵向变为平行于基面，如下面详细描述的。参照图8，在引向第一矩形棱镜9的光路中，空间光调制器1的纵向在Y方向上，如双箭头所示。在从第一矩形棱镜9(反射表面)引至第二矩形棱镜10的光路中，空间光调制器1的纵向在Z方向上。

最后，在被第二矩形棱镜10偏转和反射的光路中，空间光调制器1的纵向在Z方向上。

如此，空间光调制器1的纵向从Y方向转换至Z方向。因为设备的基面如图1和3所示处于X-Z平面内，所以被投射的图像的纵向变为平行于基面，该基面假定为大致平行于其上安置有设备的平面。

图9显示本发明的第三实施例。

在本实施方式中，电缆11从空间光调制器1的较短侧被拉至顶面侧并被连接至控制衬底12。如此，控制衬底12能够被容易地安置为平行于基面。

在该配置中，因为设备的高度不受控制衬底12的纵向或者横向长度抑制，所以设备的高度能够做得比控制衬底12的纵向或者横向长度更短。

虽然在本实施例中显示的是采用偏振光线分裂器(polarization beam splitter)13，但是也可以替代地使用线栅偏振器(grid polarizer)。在图9中，数字14表示光合成棱镜。

图10显示本发明的第四实施例。

参照显示X-Z平面视图的图10，在光路偏转单元6之前的，即，更靠近空间光调制器1的投射光学系统的光轴L1，处于Z方向上。归因于光路偏转单元7，后续阶段中的投射光学系统的光轴L3处于X方向上。如此，在该平面图中，光轴被折转成L形。

通过在图10中有阴影线的区域中放置照明光学系统，减少了设备整体上的空间的浪费，并且能够减小设备的尺寸。在本实施方式中，可以采用传统的照明光学系统。只要照明系统包括光源、照明均衡光学系统以及偏振转换元件，就能够获得照明光的改进的使用效率。

利用蝇眼(fly-eye)光学系统或者棒积分元件(rod integrator element)能够使得照明度均衡。也可以使用用于调整照明光的扩散角度的聚光透镜。光源可以包括金属卤化物灯或者高压汞灯，或者它可以包括诸如激光或者发光二极管(LED)的固态光源。

在图10所示的实施例中，具有优良的偏振分离特性的线栅偏振器或者偏振光线分裂器可以用作偏振分离板24。虽然图10中所示的实例包含所谓的三板型，在该三板型中照明光被波长分离板25分成RGB三色，然后各个颜色在单个空间光调制器上发光，但是本发明不限于这样的实例。在另一个实施例中，可以采用单个空间光调制器1，并且可以使用色彩滚动过滤器(color scroll filter)以场序制方式来生成图像，仍然能够得到本发明的效果。

图11A和11B显示本发明的第五实施例。

如作为X-Y平面图的图11A和11B所示，在第一光学系统5的第二组5B之下面对基面处存在一些空间。在该空间内，设置有用于在一方向上移动第二光学系统3′以使第二光学系统3′和第一光学系统5之间的距离减小的可移动机构15。

具体地说，可移动机构15包括在第一光学系统5的第二组5B之下的空间中固定至基面的固定框架16。可移动框架17和18以能够向着第二光学系统3′移动的方式被容纳在固定框架16内。用于支撑第二光学系统3′的支撑构件19被固定至可移动框架18的末端。

当设备未被使用时，即，当没有图像正被投射时，第二光学系统3′能位于更靠近第一光学系统5的位置，如图11B中所示，借此整个设备占用的空间能够减少。

图12A和12B显示本发明的第六实施例。

如作为X-Y平面图的图12A和12B所示，开口部分20和遮光部分21被设置在第二光学系统3′和投射表面4之间的光路空间内，以致光束在被第二光学系统3′反射之后并到达投射表面4之前穿过开口部分20。

可以是简单的孔的开口部分20，优选地用光透射材料设置。通过设置开口部分20，可能到达投射屏的闪烁光能够被遮住，借此能够得到例如对比度等的提高的图像质量。进一步，它防止了第二光学系统3′的反射表面上的灰尘或者杂质的聚集。如果灰尘或者杂质附在第二光学系统3′的反射表面，那么被投射的图像的质量劣化。

如果粉末或者杂质由于投射光的热量在反射表面上烧焦，则可能导致永久的投射图像质量退化。通过开口部分20能够防止这样可能的问题。如图12B所示，开口部分20和遮光部分21适合于和第二光学系统3′一起移动，从而使他们能够被收藏在设备内部。这样，设备的尺寸能够进一步减小。为此目的可以使用与参照图11描述的可移动单元类似的可移动单元。

尽管参照某些实施例已经详细描述本发明，但变化和变形例存在于如后所附的权利要求所描述和限定的本发明的范围和精神之内。

本申请基于在2007年9月28日提交的日本优先权申请No2007-256283，其全部内容通过引用被引入本文。

Claims

1.一种投射光学设备，其特征在于，包括：空间光调制器；以及

投射光学系统，所述投射光学系统包括第一光学系统和第二光学系统，所述第一光学系统具有透射折射元件，所述第二光学系统具有反射折射元件，

其中由所述空间光调制器形成的图像被所述投射光学系统投射在投射表面上，

其中，在由所述空间光调制器形成的所述图像的中心和所述投射表面之间的光路中，沿着从所述第二光学系统引至所述投射表面的光路行进的光线相对于所述投射表面的法线成角度地被投射，其中，当所述光线的行进方向上的矢量是矢量A时，实质上平行于所述投射表面的所述矢量A的投射分量被定义为向上方向，与所述向上方向相反的方向被定义为向下方向，

其中，在更靠近所述空间光调制器的所述第一光学系统的区域中，所述第一光学系统的光轴在包括向上或向下方向的矢量的方向上被光路偏转单元折转；

其中，所述光路偏转单元包括平面镜或棱镜，所述棱镜具有两个光路偏转单元，其中一个所述光路偏转单元的偏转/反射表面的法线和另一个所述光路偏转单元的偏转/反射表面的法线彼此垂直。

2.一种投射光学设备，其特征在于，包括：空间光调制器；以及

其中，用于所述空间光调制器的控制衬底被安置为平行于所述投射表面的左或者右方向，并且平行于包括所述第一光学系统中更靠近所述第二光学系统安置的透镜组的所述光轴的平面。

3.一种投射光学设备，其特征在于，包括：空间光调制器；以及

其中，所述空间光调制器被安置在与所述第二光学系统的最低边缘同样的高度，或者高于所述第二光学系统的最低边缘。

4.一种投射光学设备，其特征在于，包括：空间光调制器；以及

所述投射光学设备进一步包括用于相对于所述第一光学系统可移动地支撑所述第二光学系统的可移动机构，其中为了减小所述设备的深度，当没有图像正被投射时，所述第二光学系统能够向着所述第一光学系统移动。

5.一种投射光学设备，其特征在于，包括：空间光调制器；以及

其中，开口部分和遮光部分被设置在所述第二光学系统和所述投射表面之间的光路中，其中，在图像的投射期间，来自所述第二光学系统的反射光以会聚的方式穿过所述开口部分。

6.如权利要求1-5中的任一项所述的投射光学设备，其特征在于，当垂直于所述向上或向下方向的方向被定义为水平方向时，除了包括所述向上或向下方向上的所述矢量的所述方向之外，所述第一光学系统的所述光轴还在包括水平方向的矢量的方向上被折转。

7.如权利要求1-5中的任一项所述的投射光学设备，其特征在于，相对于所述第一光学系统中的被折转位置更靠近所述空间光调制器安置的透镜组具有正的合成光焦度，其中由所述透镜组发射的光束不会扩散，或者实质上是平行的。

8.如权利要求1-5中的任一项所述的投射光学设备，其特征在于，所述第一光学系统中的所述被折转位置被设定成，由相对于所述被折转位置更靠近所述空间光调制器安置的透镜组发射的光束不会扩散，或者实质上是平行的。

9.如权利要求1-5中的任一项所述的投射光学设备，其特征在于，所述第二光学系统包括具有正光焦度的反射折射元件，并且在所述第一光学系统和所述光学系统之间生成中间像。

10.如权利要求9所述的投射光学设备，其特征在于，具有正光焦度的所述反射折射元件具有所述投射光学系统中最大的有效直径。

11.如权利要求10所述的投射光学设备，其特征在于，在所述第一光学系统中沿包括所述向上或向下方向上的所述矢量的方向的折转是朝向所述反射折射元件的下边缘，其中相对于所述第一光学系统中的被折转位置更靠近所述空间光调制器安置的透镜组被安置在一个空间内，所述空间的下限由所述反射折射元件的所述下边缘限定。

12.如权利要求1-5中的任一项所述的投射光学设备，其特征在于，所述第一光学系统中更靠近所述空间光调制器安置的透镜组具有光轴L1，所述光轴L1被安置在所述光轴L1上的第一光路偏转单元折转成光轴L2，并且所述光轴L2被安置在所述光轴L2上的第二光路偏转单元折转成光轴L3，其中所述光轴L1、L2和L3在所述第一光学系统内不在同一平面内。

13.如权利要求1-5中的任一项所述的投射光学设备，其特征在于，所述第一光学系统包括聚焦调整机构，所述聚焦调整机构被设置用于在所述第一光学系统中更靠近所述第二光学系统安置的透镜组。

14.如权利要求1-5中的任一项所述的投射光学设备，其特征在于，包括多个所述光路偏转单元，其中被安置在单根光轴上的两个所述光路偏转单元被整体地或者依次地构建。

15.如权利要求12所述的投射光学设备，其特征在于，照明光学系统被安置在由所述光轴L1、L2和L3围绕的空间区域中。