CN102132208A - 图像投影装置和棱镜 - Google Patents

Abstract

一种图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件；用于产生光的光源；和用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统；第一棱镜，所述第一棱镜具有使所述光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面及第二透射面，所述反射曲面是用于直接对已经透射所述第一透射面的光进行反射的曲面，所述反射透射面用于直接将所述反射曲面反射的光反射到所述图像形成元件并且使所述图像形成元件反射的光透射，所述第二透射面用于使所述反射透射面反射的光透射并且使所述图像形成元件反射的光透射；以及第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

Description

图像投影装置和棱镜

技术领域

本发明涉及一种图像投影装置和棱镜。

背景技术

传统地，已经公开了关于使用棱镜的投影仪的各种技术。

例如，日本专利申请2006-251459号公报公开了一种光学装置、图像调节装置和投影仪，日本专利申请2006-106683号公报公开了一种光学引擎和包括该光学引擎的图像投影仪，日本专利申请2004-286946号公报公开了一种投影仪和照明光学系统，等等。

然而，在日本专利申请2006-251459号公报中公开的光学装置、图像调节装置和投影仪中以及在日本专利申请2006-106683号公报中公开的光学引擎和包括光学引擎的图像投影仪中，可能存在光的利用效率和小型化的问题。

具体地，关于日本专利申请2006-251459号公报中公开的光学装置、图像调节装置以及投影仪中的光的利用效率的问题，在棱镜的第二表面可能有光损失，该棱镜的第二表面是使从导光单元的出射口射出的照明光透射以及反射至少含有显示光的调节光的表面，还可能有由从光学杆到作为DMD的反射型图像调节装置的光漫射所引起的光损失，该光学杆由平行杆部分以及锥形杆部分组成，平行杆部分被布置在出射口侧并且具有沿某一方向延伸的反射面，锥形杆部分被布置在入射口并且延伸，以使其反射面的截面形状在与从入射口侧到平行杆部分侧延伸的方向垂直的方向上被扩大。

此外，关于日本专利申请2006-106683号公报中公开的光学引擎以及包括光学引擎的图像投影仪中的光的利用效率的问题，可以考虑表面上的光损失，在该表面上，靠近聚光透镜的第一棱镜被紧贴和设置到靠近DMD的第二棱镜。

这里，在日本专利申请2006-251459号公报中公开的背景技术中，由DMD调节的显示光从棱镜的第二表面被反射，并且从棱镜射出的显示光被投影到屏幕上，该显示光是从棱镜的第二表面反射的光。当由DMD调节的显示光从棱镜的第二表面被反射的方向是水平方向时，棱镜的第二表面在垂直方向上延伸。

此外，在日本专利申请2006-106683号公报中公开的背景技术中，从DMD反射的光线从在其上靠近聚光透镜的第一棱镜被紧贴和设置到靠近DMD的第二棱镜的表面被反射，并且通过从在其上第一棱镜被紧贴和设置到第二棱镜的表面反射的光线，图像被提供到投影面上。当从DMD反射的光线从在其上第一棱镜被紧贴和设置到第二棱镜的表面被反射的方向是水平方向时，在其上第一棱镜被紧贴和设置到第二棱镜的表面在垂直方向上延伸。

同时，DMD(数字微镜装置)的可移动微镜的偏转角是±12°。为了在入射在DMD上的光的光束和从DMD反射的光的光束之间没有重叠的情况下，将从DMD反射的光与入射在DMD上的光分离，入射在DMD上的光和从DMD反射的光中的任何光的光束的半锥角是12°以下。因此，为了使从DMD反射的光的光通量最大，入射在DMD上的光和从DMD反射的光中的任何光的光束的半锥角是等于可移动微镜的偏转角的12°的分离极限角。

然后，当这种具有12°的半锥角的从DMD反射的光的光束从日本专利申请2006-251459号公报中公开的背景技术中的棱镜的第二表面反射或从日本专利申请2006-106683号公报中公开的背景技术中的在其上第一棱镜被贴设在第二棱镜上的表面反射时，棱镜的第二表面或在其上第一棱镜被贴设到第二棱镜的表面的临界角可能必须是12°。

这里，如果DMD的可移动微镜的偏转方向是水平方向，则使从DMD反射的光与入射在DMD上的光分离，并且为了对具有12°的半锥角的从DMD反射的光的光束进行投影，可以使用用于日本专利申请2006-251459号公报中的投影光学单元或日本专利申请2006-106683号公报中的投影透镜部分的F2.4透镜。

然而，DMD的可移动微镜在相对于水平方向或垂直方向倾斜45°的方向中的轴周围偏转。因此，从DMD反射的光的大部分光束在垂直方向上与入射在DMD上的光的光束重叠，并且可能难以很好地使从DMD反射的光的光束与入射在DMD上的光的光束分离。此外，因为入射在DMD上的光还从相对于水平方向和垂直方向倾斜的方向入射在DMD上，所以取决于DMD的可移动微镜的偏转，可能难以很好地在日本专利申请2006-251459号公报中的棱镜的第二表面或日本专利申请2006-106683号公报中的在其上第一棱镜贴设到第二棱镜的表面上，对从DMD反射的光的光束进行反射。如此，在日本专利申请2006-251459号公报中的棱镜的第二表面上或日本专利申请2006-106683号公报中的在其上第一棱镜贴设到第二棱镜的表面上，可能出现光损失，可能损失具有12°的半锥角的从DMD反射的光的光束的大约40％。

为了在棱镜的第二表面上或在其上第一棱镜紧贴和设置到第二棱镜的表面上反射具有圆形截面形状的光束，可能仅仅可以反射具有大约6°以下的半锥角的光束(大约F4.8以上)。

如此，因为在日本专利申请2006-251459号公报中公开的背景技术中，从棱镜的第二表面反射的光被投影，或因为在日本专利申请2006-106683号公报中公开的背景技术中，从在其上第一棱镜紧贴和设置到第二棱镜的表面反射的光线被投影，所以在棱镜的第二表面或在其上第一棱镜紧贴和设置到第二棱镜的表面上，可能出现从DMD反射的光的光束的损失。

此外，在日本专利申请2006-251459号公报中公开的背景技术中，如上所述，可能有由从光学杆到作为DMD的反射型图像调节装置的光漫射所引起光损失，其中，光学杆由平行杆部分和锥形杆部分组成，平行杆部分被布置出射口侧并且具有沿着某一方向延伸的反射面，锥形杆部分被布置在入射口侧并且延伸，以使反射面的截面形状在与从入射口侧延伸到平行杆部分侧的方向垂直的方向上扩大。

当所有具有12°的半锥角的光束意图被入射在DMD上时，在平行杆部分侧的锥形杆部分的出射面的大小是(DMD的有效区域一侧的长度)+2×(从锥形杆部分的出射面到DMD的距离)×tan(12°)，并且可能显著地大于DMD的有效区域一侧的长度。另一方面，从锥形杆部分的出射面射出的光在某一角度漫射。这里，由从锥形杆部分的出射面到DMD的漫射所引起的光损失取决于从锥形杆部分的出射面漫射的光的漫射角或从锥形杆部分的出射面到DMD的距离。因为在日本专利申请2006-251459号公报中公开的背景技术中，在锥形杆部分和DMD之间存在平行杆部分，所以从锥形杆部分的出射面漫射的一部分光可能漫射到平行杆部分以外。结果，可能出现由于来自锥形杆部分的出射面的光漫射所导致的光损失。此外，可能产生在DMD的有效区域的中央部的照明度和在DMD的有效区域的周边部的照明度之间的差异，或产生在DMD的有效区域的周边部的照明度之间的差异。

其次，在日本专利申请2006-251459号公报中的公开的背景技术中，可能有小型化的问题。如上所述，当所有具有12°半锥角的光束意图被入射在DMD上时，在平行杆部分侧的锥形杆部分的出射面的大小可能显著地大于DMD的有效区域一侧的长度。因此，可能必须增大具有锥形杆部分的光学杆的尺寸。

此外，在日本专利申请2006-106683号公报中的公开的背景技术中，也可能有小型化的问题。因为在日本专利申请2006-106683号公报中公开的背景技术中，除棱镜模块之外，光学引擎还包括凹面镜和聚光透镜，所以可能增加光学引擎的尺寸。

其次，在日本专利申请2004-286946号公报公开的投影仪和照明光学系统中，可能有光的利用效率的问题、小型化的问题以及复杂性的问题。

在日本专利申请2004-286946号公报中公开的背景技术中，使用综合光学系统，该综合光学系统用于使来自光源的照明光的强度分布均匀并将其射出。这里，从综合光学系统的出射面射出的光在某一角度漫射。在日本专利申请2004-286946号公报中公开的背景技术中，由从综合光学系统的出射面到反射型调节板的漫射所引起的光损失取决于从综合光学系统的出射面漫射的光的漫射角或其到中继透镜的距离，中继透镜通常使综合光学系统的出射面与反射型调节板共轭。也就是说，换言之，它取决于从综合光学系统的出射面漫射的光的漫射角以及中继透镜的有限的有效直径。这里，从综合光学系统的射出面漫射的一部分光可能漫射到中继透镜的有限的有效直径之外。结果，可能出现由来自综合光学系统的出射面的光漫射所引起的光损失。此外，可能产生在反射型调节板的有效区域的中央部处的照明度和在反射型调节板的有效区域的周边部处的照明度之间的差异，或产生反射型调节板的有效区域的周边部之间的差异。

此外，日本专利申请2004-286946号公报中公开的背景技术公开了一种结构，以使聚光镜对来自中继透镜的已经透射棱镜内部的照明光进行反射，以使其再次透射棱镜的内部，并且棱镜的TIR面对来自中继透镜的照明光进行全反射以便将其引导到聚光镜，对来自聚光镜的照明光进行全反射以便将其引导到反射型调节板，以及透射来自反射型调节板的可视图像光以将其引导到投影光学系统，其中，棱镜也反射来自除了TIR面之外的表面的照明光并且具有至少五个光路，以及连续地经过那些光路，在这些光路中，照明光从棱镜的一面行进到一面并且在棱镜内部行进。也就是说，因为日本专利申请2004-286946号公报中公开的背景技术具有至少五个光路，在五个光路中，照明光从棱镜的一面行进到一面并且在棱镜内部行进，所以照明光的光路被全部复杂化和变长。特别的，因为棱镜的TIR面对来自中继透镜的照明光进行全反射以便将其引导到聚光镜，以及对来自聚光镜的照明光进行全反射以便将其引导到反射型调节板，所以为了对所有照明光的有效光束进行两次全反射，棱镜尺寸的增加将是不可避免的。

此外，因为在日本专利申请2004-286946号公报中公开的背景技术中，必须将聚光镜布置为靠近棱镜的表面或设置曲面的棱镜面以及为该曲面设置反射膜以使它是聚光镜，所以棱镜的结构可能复杂化并且棱镜可能很昂贵。

发明内容

根据本发明的实施例的一个方面，提供一种图像投影装置，配置为将图像投影到屏幕上，包括配置为形成图像的图像形成元件，配置为产生照射所述图像形成元件的光源，和配置为使所述图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中图像投影装置进一步包括第一棱镜，所述第一棱镜具有使所述光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，所述反射曲面是配置为直接对已经透射所述第一透射面的光进行反射的曲面，所述反射透射面配置为直接将所述反射曲面反射的光反射到所述图像形成元件并且使所述图像形成元件反射的光透射，所述第二透射面配置为使所述反射透射面反射的光透射并且使所述图像形成元件反射的光透射；以及第二棱镜，所述第二棱镜将已经透射所述第一棱镜的所述反射透射面的光引导到所述成像光学系统。

根据本发明的实施例的另一个方面，提供一种用于图像投影装置的棱镜，所述图像投影装置配置为将图像投影到屏幕上并且包括配置为形成图像的图像形成元件，配置为产生照射所述图像形成元件的光源，和配置为使所述图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中图像投影装置进一步包括第一棱镜，所述第一棱镜具有使所述光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，所述反射曲面是配置为直接对已经透射所述第一透射面的光进行反射的曲面，所述反射透射面配置为直接将所述反射曲面反射的光反射到所述图像形成元件并且使所述图像形成元件反射的光透射，所述第二透射面配置为使所述反射透射面反射的光透射并且使所述图像形成元件反射的光透射。

附图说明

图1A、图1B和图1C是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例的图。

图2是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例中的有效光束的实例的图。

图3是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例中的有效光束的光轴的实例的图。

图4A和图4B是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例中的有效光束的光轴的实例的其它图。

图5A和图5B是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的其它实例的图。

图6A和图6B是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的另一个实例的图。

字母或数字的说明

100、501、502、601或602：投影仪

110、210、310、510或610：图像形成板

120、520或620：光源

130或630：投影透镜

140、240、340、540或640：第一棱镜

141：入射面

142或542：反射曲面

143：光路分离面

144：板相对面

150、250、350、550、651或652：第二棱镜

151或551：微小空隙

160或560：代表光

260：有效光束

571、572或670：锥形杆透镜

681或682：反射面

具体实施方式

本发明的说明性实施例可能涉及图像投影装置和棱镜、棱镜系统以及投影光学系统中的至少一个。

本发明的说明性实施例的第一目的可以是提供新颖的图像投影装置。

本发明的说明性实施例的第二目的可以是提供新颖的棱镜。

本发明的说明性实施例的第三目的可以是提供新颖的棱镜系统。

本发明的说明性实施例的第四目的可以是提供新颖的投影光学系统。

本发明的说明性实施例的第一方面可以是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件、产生用于照射图像形成元件的光的光源、以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中，图像投影装置包括第一棱镜，该第一棱镜具有使光源产生的光透射它的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，反射曲面是直接对已经透射第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射，图像投影装置还包括第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

本发明的说明性实施例的第二方面可以是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置的棱镜，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件，产生用于照射图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中该棱镜具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，反射曲面是直接对已经透射通过第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射。

本发明的说明性实施例的第三方面可以是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置的棱镜系统，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件，产生用于照射图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中，棱镜系统包括第一棱镜，该第一棱镜具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，反射曲面是直接对已经透射第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射，该棱镜系统还包括第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

本发明的说明性实施例的第四方面可以是用于将图像投影到屏幕上的投影光学系统，其中，投影光学系统包括根据本发明的说明性实施例的第二方面的棱镜或根据本发明的说明性实施例的第三方面的棱镜系统以及使图像在屏幕上成像的成像光学系统。

根据本发明的说明性实施例的第一方面，可以提供新颖的图像投影装置。

根据本发明的说明性实施例的第二方面，可以提供新颖的棱镜。

根据本发明的说明性实施例的第三方面，可以提供新颖的棱镜系统。

根据本发明的说明性实施例的第四方面，可以提供新颖的投影光学系统。

接下来，将参考附图描述本发明的说明性实施例。

本发明的第一说明性实施例是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件，产生用于照射图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中图像投影装置进一步包括第一棱镜，所述第一棱镜具有使所述光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面及第二透射面，所述反射曲面是用于直接将已经透射所述第一透射面的光进行反射的曲面，所述反射透射面用于直接将所述反射曲面反射的光反射到所述图像形成元件并且使所述图像形成元件反射的光透射，所述第二透射面用于使所述反射透射面反射的光透射并且使所述图像形成元件反射的光透射；以及第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

这里，直接对已经透射第一透射面的光进行反射的反射曲面意图使已经透射第一透射面的光入射在反射曲面上、并且从反射曲面对其反射，而不是从第一棱镜的另一个表面对其进行反射。此外，直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件的反射透射面意图将反射曲面反射的光从反射透射面反射到图像形成元件，而不是从第一棱镜的另一个表面对其进行反射。此外，第一棱镜的反射曲面可以设置有诸如使用铝的金属反射膜的反射膜。

例如，第一透射面、反射曲面、反射透射面和第二透射面可以被布置为使第一透射面和反射曲面彼此相对并且反射透射面和第二透射面彼此相对。

此外，图像投影装置例如可以是诸如便携式投影仪装置或小型投影仪装置的投影仪装置，并且可以被用于例如投影电视。

此外，图像形成元件例如可以是诸如DMD(数字微镜装置)的图像形成板。DMD具有布置在其纵向和横向方向的多个可移动微镜，并且通过控制可移动微镜的每个镜面的角度来形成图像。

此外，至于光源，可以提供例如圆型LED、面出射型LED、激光阵列、半导体激光、高压汞灯等等。为了提供小型图像投影装置，更好的是，光源是诸如圆型LED或面出射型LED的小型光源(照明源)。此外，例如，可以是诸如红色、绿色或蓝色LED或三种颜色的色卡的彩色光源(照明源)。可选的，彩色光源可以通过使用白色光源和色轮的组合而获得。

成像光学系统是至少包括一个具有光焦度的透镜和具有光焦度的镜的投影透镜系统。例如，投影透镜系统可以是远心(telecentric)投影透镜系统。

此外，屏幕(经受投照的表面)可以是与图像投影装置一体设置的屏幕或可以是和图像投影装置分离的屏幕。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，首先，由光源产生的光入射在第一棱镜的第一透射面上并且透射第一透射面。然后，在第一棱镜中，已经透射第一透射面的光直接入射在反射曲面上并且从反射曲面反射到反射透射面。然后，在第一棱镜中，从反射曲面反射的光入射在反射透射面上并且从反射透射面反射到第二透射面。然后，从反射透射面反射的光入射在第二透射面上并且透射第二透射面到第一棱镜外的图像形成元件。已经透射第二透射面的光在第一棱镜外，入射在图像形成元件上并且经受与来自图像形成元件的图像信息相应的调节。然后，由图像形成元件调节的光从图像形成元件反射并且再次入射在第一棱镜的第二透射面上。已经入射在第二透射面上的光再次在第一棱镜中透射第二透射面到反射透射面。然后，已经透射第二透射面的光透射反射透射面。然后，已经透射第一棱镜的反射透射面的光入射在第二棱镜上。然后，已经入射在第二棱镜上的光在第二棱镜中行进并且从第二棱镜朝向成像光学系统出射。也就是说，已经透射第一棱镜的反射透射面的光被第二棱镜引导到成像光学系统。最后，从第二棱镜出射的光由成像光学系统在屏幕上成像。如此，具有由图像形成元件形成的图像信息的光在屏幕上被成像并且图像被投影到屏幕上。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，反射透射面对从反射曲面入射到反射透射面上的光进行反射，并且使从图像形成元件经由第二透射面入射到反射透射面上的光透射。反射透射面将反射曲面反射的光直接全反射到图像形成元件。此外，反射曲面的形状和朝向被最优化，借此，已经透射第一棱镜的第一透射面的光可以从反射曲面反射到反射透射面并且从反射透射面反射到第二透射面。也就是说，已经入射在第一棱镜的第一透射面上的光仅仅被反射曲面和反射透射面反射两次。因此，入射在第一棱镜的第一透射面上的光在其从第一棱镜的第二透射面出射到图像形成元件期间，仅仅行进从第一透射面到反射曲面、从反射曲面到反射透射面、以及从反射透射面到第二透射面的三个光路。如此，在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，因为在第一棱镜中的光的反射次数小于传统的反射次数，所以在第一棱镜中行进的光的光路更简单。结果，可以实现第一棱镜的小型化和/或简单化。

反射曲面的形状和朝向以及反射透射面的布置被最优化，借此，可以在第一棱镜中包括所有入射在成像光学系统上的光的有效光束。更特别地，反射透射面的布置被确定，以使对应于所有入射在成像光学系统上的光的有效光束的、从反射曲面反射的光的光束被反射透射面全反射，并且使对应于所有入射在成像光学系统上的光的有效光束的、从图像形成元件反射并且已经透射第二透射面的光的光束透射。此外，反射曲面的形状和布置被确定，以使对应于所有入射在成像光学系统上的光的有效光束的、入射在反射曲面上的光的光束从光源经由第一透射面的特定区域进入第一棱镜。此外，第一透射面较佳地被布置在入射在成像光学系统上的光的有效光束的光瞳(pupil)的位置或靠近入射在成像光学系统上的光的有效光束的光瞳的位置。在这种情况下，光源被布置为接触第一透射面或光源被布置为靠近第一透射面，借此，可以用与入射在成像光学系统上的光的有效光束相对应的光更有效地照射图像形成元件。

如此，根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置包括第一棱镜，该第一棱镜具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面及第二透射面，反射曲面是用于直接对已经透射第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面用于直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面用于使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射；以及第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统，借此，可以提供小型和/或具有较高光的利用效率的图像投影装置。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，第一透射面是平面。这里，是平面包括是完全地平面和实质上被认为是平面两者。在这种情况下，可以更容易地设计和制造第一棱镜。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，反射曲面是球面。在这种情况下，因为反射曲面是单纯的球面，所以可以更容易地设计和制造第一棱镜。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，反射曲面是非球面。在这种情况下，可以提高与在第一透射面入射在成像光学系统上的有效光束相应的光的聚光程度，并且可以增加图像投影装置的光的利用效率。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，该非球面是变形的非球面。该变形的非球面例如可以是环形面。在这种情况下，可以改善在对应于变形的非球面的两个正交轴的相互垂直的两个方向上的、与在第一透射面入射在成像光学系统上的有效光束相应的光的聚光程度，并且可以增加图像投影装置的光的利用效率。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，反射曲面是自由形态的曲面。在这种情况下，可以改善关于图像形成元件的有效区域上的各个点的、与在第一透射面入射在成像光学系统上的有效光束相对应的光的聚光程度和/或与入射在成像光学系统上的有效光束相对应的光的光束的直径，并且可以进一步增加图像投影装置的光的利用效率。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，反射透射面是平面。这里，是平面包括是完全地平面和实质上被认为是平面两者。在这种情况下，可以更容易地设计和制造第一棱镜。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，第二透射面是平面。这里，是平面包括是完全地平面和实质上被认为是平面两者。在这种情况下，可以更容易地设计和制造第一棱镜。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，反射透射面和第二透射面是相互倾斜的平面。这里，是平面包括是完全地平面和实质上被认为是平面两者。例如，当图像形成元件是DMD时，DMD的每个可移动微镜相对于水平方向和垂直方向倾斜45°绕可移动微镜的对角线旋转，因此入射在DMD上的光行进到相对于DMD的板倾斜的方向。当反射透射面和第二透射面是相互倾斜的平面时，入射在DMD上的光就可以更容易地行进到相对于DMD的板倾斜的方向。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，第二棱镜具有为平面的透射面，该平面用于使已经透射第一棱镜的反射透射面的光透射，并且第二棱镜被布置以使第二棱镜的透射面平行于第一棱镜的反射透射面。这里，是平面包括是完全地平面和实质上被认为是平面两者。还有，平行包括完全平行和实质上平行两者。在这种情况下，透射第二棱镜的透射面的行进方向完全地或实质上与已经透射第一棱镜的第二透射面的光的行进方向一致，因此，可以更容易地将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，第二棱镜具有反射面，该反射面对已经透射第一棱镜的反射透射面的光进行反射。另外，第二棱镜的反射面可以设置有诸如使用铝的金属反射膜的反射膜。在这种情况下，在第二棱镜中行进的光的行进方向根据第二棱镜的反射面的布置而改变，因此，可以最优化图像投影装置的整个形状和/或大小。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，第一棱镜进一步具有相互平行和第三平面和第四平面。这里，平行包括完全平行和实质上平行两者。还有，平面包括是完全地平面和实质上被认为是平面两者。在这种情况下，可以更容易地设计和制造第一棱镜。此外，通过使用相互平行的第三平面和第四平面，可以更容易地在图像投影装置中布置第一棱镜。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，第一棱镜的表面由第一透射面、反射曲面、反射透射面、第二透射面、第三平面和第四平面组成。例如，第一透射面、反射曲面、反射透射面、第二透射面、第三平面和第四平面可以被布置为使第一透射面、反射曲面、反射透射面和第二透射面各自连接到相互平行的第三平面和第四平面，同时第一透射面和反射曲面彼此相对以及反射透射面和第二透射面彼此相对。在这种情况下，第一棱镜仅仅具有六个表面，因此，可以更容易地设计和制造第一棱镜。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，图像投影装置进一步包括综合光学系统，该综合光学系统使光源产生的光混合并且使光入射在第一棱镜上，综合光学系统连接到第一棱镜的第一透射面。这里，连接到第一棱镜的第一透射面的综合光学系统包括在第一棱镜的第一透射面与第一棱镜成一体的综合光学系统、结合到第一棱镜的第一透射面的综合光学系统、以及接触第一棱镜的第一透射面的综合光学系统。例如，综合光学系统包括锥形杆透镜。此外在光源侧的锥形杆透镜的端部的表面积较佳的是大于在第一棱镜侧的锥形杆透镜的端部的表面积。此外，在光源侧的锥形杆透镜的端部形状依据光源的形状和/或大小被适当地确定。此外，锥形杆透镜的长度以及在第一棱镜侧的锥形杆透镜的端部形状依据图像形成元件的大小、入射在成像光学系统上的光的有效光束等被适当地确定。例如，在第一棱镜侧的锥形杆透镜的端部形状依据图像形成元件和反射曲面等等的形状可以是圆形。围绕锥形杆透镜的光轴的锥形杆透镜的旋转角被设置为使光源产生的光可以有效地照射图像形成元件。在这种情况下，即使使用具有大辐射角的光源，综合光学系统也可以将光源产生的具有大辐射角的光转换成为具有较小辐射角的光，并且使它经由第一棱镜的第一透射面直接入射在第一棱镜上。结果，可以使入射在第一棱镜上的光的入射角的分布较小并且使从综合光学系统的端部漫射的光更有效地入射在第一棱镜的第一透射面上。如此，可以增加透射第一棱镜的第一透射面的光的量，因此，可以提供一种具有较高光的利用效率的图像投影装置。此外，当从光源获得彩色光束时，由于综合光学系统，还可以组合这些彩色光束。

在根据本发明的第一说明性实施例的图像投影装置中，较佳的，光源包括至少产生三种颜色的彩色光的光源。例如，产生至少三种颜色的彩色光的光源是至少三种颜色的色卡(面出射型LED)。另外，色卡的数量和大小依据图像形成元件的大小、综合元件的设计等被适当地确定。在这种情况下，因为包括产生至少三种颜色的彩色光的光源，所以可以提供一种不使用诸如分色棱镜的昂贵的光学元件的、具有更简单结构的彩色图像投影装置。

本发明的第二说明性实施例是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置的棱镜，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件，产生用于照射图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中棱镜具有使所述光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面及第二透射面，反射曲面是用于直接对已经透射第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面用于直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面用于使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射。

根据本发明的第二说明性实施例，类似于如上所述本发明的第一说明性实施例，可以提供一种棱镜，该棱镜能够提供一种小型和/或具有较高光的利用效率的图像投影装置，该图像投影装置其具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面、和第二透射面，反射曲面是用于直接将已经透射第一透射面的光反射的曲面，反射透射面用于直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面用于使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射。

本发明的第三说明性实施例是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置的棱镜系统，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件，产生用于照射图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中该棱镜系统包括第一棱镜，所述第一棱镜具有使所述光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面及第二透射面，所述反射曲面是用于直接对已经透射所述第一透射面的光进行反射的曲面，所述反射透射面用于直接将所述反射曲面反射的光反射到所述图像形成元件并且使所述图像形成元件反射的光透射，所述第二透射面用于使所述反射透射面反射的光透射并且使所述图像形成元件反射的光透射；以及第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

根据本发明的第三说明性实施例，类似于如上本发明的第一说明性实施例所述，可以提供一种棱镜系统，该棱镜能够提供一种小型和/或包括较高光利用效率的图像投影装置，该图像投影装置包括第一棱镜和第二棱镜，该第一棱镜具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面、和第二透射面，反射曲面是用于直接将已经透射第一透射面的光反射的曲面，反射透射面用于直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面用于使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射，第二棱镜用于将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

本发明的第四说明性实施例是用于将图像投影到屏幕上的投影光学系统，其中投影光学系统包括根据本发明的第二说明性实施例的棱镜或根据本发明的第三说明性实施例的棱镜系统以及用于使图像在屏幕上成像的成像光学系统。

根据本发明的第四说明性实施例，类似于如上本发明的第一说明性实施例所述，可以提供一种投影光学系统，该投影光学系统能够提供一种小型和/或具有较高光利用效率的图像投影装置，该图像投影装置包括根据本发明的第二说明性实施例的棱镜或根据本发明的第三说明性实施例的棱镜系统。

图1A、图1B和图1C是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例的图。这里，图1A是根据本发明的说明性实施例图像投影装置的一个实例的俯视图，图1B是根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例左前方立体图，以及图1C是根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例的右前方立体图。然而，图1A中图解的投影透镜在图1B中省略，并且图1A中图解的投影透镜和图1A以及图1B中图解的光源在图1C中省略。

图1A，图1B和图1C中图解的作为图像投影装置的投影仪100包含作为图像形成元件的图像形成板110、光源120、作为成像光学系统的投影透镜130、作为第一棱镜或只是棱镜的第一棱镜140以及作为第二棱镜的第二棱镜150。这里，投影仪100将由用于形成图像的图像形成板110形成的图像投影到屏幕上。此外，光源120产生用于照射图像形成板110光。而且，投影透镜130使图像形成板110形成的图像在屏幕上成像。另外，第一棱镜140和第二棱镜150构成根据本发明的说明性实施例的棱镜系统的实例。还有，第一棱镜140或由第一棱镜140和第二棱镜150组成的棱镜系统、以及投影透镜130构成根据本发明的说明性实施例的投影光学系统的实例。

第一棱镜140由作为第一透射面的入射面141、反射曲面142、作为反射透射面的光路分离面143、作为第二透射面的板相对面144以及作为第三平面和第四平面的相互平行的两个平面组成。这里，入射面141是用于透射光源120产生的光的平面。此外，反射曲面142是用于直接反射已经透射入射面141的光的曲面。反射曲面142是球面，然而，可以是诸如变形的非球面或自由形态的非球面的非球面。此外，光路分离面143是用于将从反射曲面142反射的光直接全反射到图像形成板110并且使从图像形成板110反射的光透射的平面。而且，板相对面144是用于使从光路分离面143反射的光透射并且使从图像形成板110反射的光透射的平面。另外，光路分离面143相对于板相对面144倾斜。此外，反射曲面142与入射面141相对并且光路分离面143与板相对面144相对。

第二棱镜150将已经透射第一棱镜140的光路分离面143的光引导到投影透镜130。这里，第二棱镜150具有第一透射面，该第一透射面是用于使已经透射第一棱镜140的光路分离面143的光透射的平面。此外，第二棱镜150具有与投影透镜130相对的第二透射面，第二透射面使在第二棱镜150中行进的光透射到第二棱镜150以外的投影透镜130。而且，第二棱镜150被布置为使第二棱镜150的透射面平行于第一棱镜140的光路分离面143并且在第二棱镜150的透射面和第一棱镜140的光路分离面143之间形成微小空隙151。

其次，将描述在投影仪100中的光源120产生的代表光160的光路。光源120产生的光(代表光160)入射在第一棱镜140的入射面141上并且朝反射曲面142透射入射面141。然后，已经透射到第一棱镜140的光被反射曲面142朝光路分离面143反射。然后，从反射曲面142反射的光被光路分离面143朝板相对面144全反射。已经从光路分离面143全反射的光透射板相对面144并且从第一棱镜140出射出一次。这里，从第一棱镜140出射的光入射在图像形成板110上并且第一棱镜140被设计为使入射在图像形成板110上的光的入射角是预定角度。例如，当图像形成板110是DMD时，入射在图像形成板110上的光的光轴在相对于图像形成板110的水平方向和垂直方向倾斜45°的方向上，并且入射在图像形成板110上的光的入射角是24°(＝DMD的旋转角±12°×2)。然后，图像形成板110调节的光在垂直于图像形成板110的方向上被反射。从图像形成板110反射的光再次入射在第一棱镜140的板相对面144上。入射在板相对面144上的光透射板相对面144、在第一棱镜140中行进并且到达光路分离面143。已经到达光路分离面143的光透射光路分离面143并且从第一棱镜的光路分离面143出射。然后，从光路分离面143出射的光穿过第一棱镜140和第二棱镜150之间设置的微小空隙151入射在第二棱镜150的第一透射面上。入射在第二棱镜150的第一透射面上的光从第二棱镜150的第二透射面出射到投影透镜130。从第二棱镜150出射的光通过投影透镜130在屏幕上被成像。如此，由图像形成板110形成的图像被投影到屏幕上。

如此，使用具有入射面141、反射曲面142、光路分离面143和板相对面144的第一棱镜140，借此，可以提供小型和/或具有较高光的利用效率的投影仪100。

图2是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例中的有效光束的实例的图。

图2中，图解的是作为根据本发明的说明性实施例的图像投影装置中的图像形成元件的图像形成板210、作为第一棱镜的第一棱镜240和作为第二棱镜的第二棱镜250。图2中，还图解了在靠近图像形成板210的中心的一个点处反射的光的有效光束260。图2中图解的有效光束260是在作为成像光学系统的投影透镜是远心透镜系统并且投影透镜的亮度(F数(光圈数))是F2.4(对应于±12°有效角)的情况下的有效光束。这里，投影透镜的有效角是能够防止入射在DMD上的光束和从DMD反射的光束重叠的最大角度。当图像形成板是DMD时，DMD的可移动微镜摆动±12°的旋转角，因此，投影透镜的有效角是12°。此外，在与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光从图像形成板210反射之前，与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光的光轴在相对于图像形成板210的表面倾斜45°的方向上，相对于图像形成板210的表面的法线倾斜24°。此外，关于与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光从作为第一棱镜240的反射透射面的光路分离面到作为第二透射面的板相对面，由于第一棱镜240的折射率，与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光的光轴倾度和角度范围通常分别是大约16°和大约±8°。这里，第一棱镜240的光路分离面被布置为，可以将与入射在第一棱镜240中的投影透镜上的有效光束260相对应的光全反射到图像形成板210、并且使从图像形成板210反射的以及入射在投影透镜上的有效光束260透射。此外，当与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光从光路分离面被全反射时，与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光的光轴方向被偏转。当与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光被光路分离面全反射之前被第一棱镜240的反射曲面反射时，与入射在投影透镜上的有效光束260相对应的光束的角度范围被保持在反射曲面到光路分离面之间。该反射曲面被设计为，使与有效光束260相对应的光具有从反射曲面到光路分离面的上述光束的角度范围，并且其光轴被偏转到光路分离面而且没有被引导到光路分离面及板相对面中的任一个，该有效光束260已经从作为第一棱镜240的第一透射面的入射面进入并且入射在投影透镜上。虽然图2图解在靠近图像形成板210的中心的一个点处反射的光的有效光束260，但是可以相对于图像形成板210的有效区域中的每个点进行设计，借此可以获得入射在投影透镜上的光的所有有效光束。

图3是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例中的有效光束的光轴的实例的图。

图3中，图解的是作为根据本发明的说明性实施例的图像投影装置中的图像形成元件的图像形成板310、作为第一棱镜的第一棱镜340和作为第二棱镜的第二棱镜350。图3还图解图像形成板310的有效区域的四个端点的有效光束的光轴。作为第一棱镜340的第一透射面的入射面的位置被设计为，使图像形成板310的有效区域的四个端点的有效光束的光轴集中在靠近第一棱镜340的入射面的几乎一个点。换句话说，作为第一棱镜340的第一透射面的入射面通常位于作为成像光学系统的投影透镜的光瞳的位置。这里，当靠近位于投影透镜的光瞳位置附近的第一棱镜340的入射面布置光源时，可以有效地用光源产生的光照射图像形成板310。

图4A和图4B是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的一个实例中的有效光束的光轴的实例的其它的图。图4A是图解在包含图像形成元件的有效区域的中心的有效光束的光轴的横截面处的有效光束的光轴的实例图、以及图4B是图解在与包含图像形成元件的有效区域的中心的有效光束的光轴的横截面相垂直的平面处的有效光束的光轴的实例图。另外，图4A和图4B还是根据图3图解的本发明的说明性实施例的图像投影装置的实例的放大图。

当第一棱镜的反射曲面是图4B中的图解的球面时，在包含图像形成元件的有效区域的中心的有效光束的光轴的横截面处的有效光束的光轴和在与该横截面垂直的平面处的有效光束的光轴，如图4A和图4B图解的，通常较好地集中在第一棱镜的第一透射面。也就是说，在第一棱镜的第一透射面中的几乎一个点处设置光源，借此可以较好地照射图像形成元件的有效区域。如此，即使第一棱镜的反射曲面是球面，也可以提供有较高光的利用效率的图像投影装置。然而，如图4A和图4B图解的，在包含图像形成元件的有效区域的中心的有效光束的光轴的横截面处的有效光束的光轴的集中点和在与包含图像形成元件的有效区域的中心的有效光束的光轴的横截面相垂直的平面处的有效光束的光轴的集中点之间有偏移量(相当于散光)。因此，当诸如超环面的变形的非球面被用于第一棱镜的反射曲面，诸如超环面的变形的非球面在包含图像形成元件的有效区域的中心的有效光束的光轴的横截面和与横截面相垂直的平面有不同的曲率，可以改善在第一棱镜的第一透射面中的图像形成元件的有效区域的中心处的有效光束的光轴的集中程度，结果，可以改善图像投影装置中的光的利用效率。此外，当自由形态的曲面被用于第一棱镜的反射曲面时，调节在第一棱镜的第一透射面中的图像形成元件的有效区域的中心处的有效光束的光轴的集中程度以及有效光束的角度范围的程度，借此可以进一步改善图像投影装置的光的利用效率。

图5A和图5B是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的其它实例的图。图5A是示意地图解包含锥形杆透镜的图像投影装置的实例图，而图5B是示意地图解包含另一个锥形杆透镜的图像投影装置的实例图。

图5A和图5B中图解的作为图像投影装置的每一个投影仪501以及502包含作为图像形成元件的图像形成板510、光源520、作为第一棱镜或只是棱镜的第一棱镜540以及作为第二棱镜的第二棱镜550。这里，第一棱镜540由作为第一透射面的入射面、反射曲面542、作为反射透射面的光路分离面、作为第二透射面的板相对面以及作为第三平面和第四平面的相互平行的两个平面组成。另外，光路分离面相对于板相对面倾斜。此外，反射曲面542与入射面相对并且光路分离面与板相对面相对。而且，第二棱镜550被布置为使第二棱镜550的透射面平行于第一棱镜540的光路分离面、并且在第二棱镜550的透射面和第一棱镜540的光路分离面之间形成微小空隙551。

图5A和图5B中图解的投影仪501和502进一步分别包含作为综合光学系统的锥形杆透镜571和572，综合光学系统使光源520产生的光混合并使它入射在第一棱镜540上，综合光学系统连接到第一棱镜540的入射面。也就是说，每个锥形杆透镜571和572被设置在光源520和第一棱镜540的入射面之间、并且连接到光源520和第一棱镜540的入射面。图5A中图解的锥形杆透镜571的入射端和出射端的形状是长方形或矩形形状、并且围绕图5A中图解的锥形杆透镜571的光轴的锥形杆透镜571的旋转角是45°。另一方面，图5B中图解的锥形杆透镜572的入射端形状和出射端形状分别是圆形和长方形或矩形形状，并且围绕图5B中图解的锥形杆透镜572的光轴的锥形杆透镜572的旋转角是0°。另外，锥形杆透镜的入射端形状依据光源的形状和大小等等确定，并且锥形杆透镜的长度和出射端形状依据图像形成板510的大小和有效光束的角度范围而确定。此外，围绕锥形杆透镜的光轴的锥形杆透镜的旋转角被确定为能够有效地照射图像形成板510的角度。

在图5A和图5B中图解的投影仪501和502中，如图5A和图5B中图解的光源520产生的代表光560的光路所显示的，光源520产生的漫射光入射在锥形杆透镜571或572上并且透射锥形杆透镜571或572。光源520产生的漫射光的角度范围在透射锥形杆透镜571或572时被减少。然后，减少角度范围的漫射光从锥形杆透镜571或572入射在第一棱镜540上，并且类似于关于图1中图解的投影仪100的描述，如图5A和图5B图解的代表光560的光路所显示的，经过第一棱镜540和第二棱镜550。如此，即使光源520产生的漫射光的角度范围较大，从锥形杆透镜571或572入射在第一棱镜540上的光的入射角也会减小，因此，可以增加通过第一棱镜540而照射图像形成板510的光量。结果，可以进一步改善图像投影装置的光的利用效率。另外，每个锥形杆透镜571和572还具有彩色组合功能。

另外，在图5A和图5B中图解的每个投影仪501和502中，光源520包含作为产生至少三种颜色的色光的光源的RGB色卡。RGB色卡具有一个红色(R)面出射型LED，两个绿色(G)面出射型LED和一个蓝色(B)面出射型铅。当LED被用作产生至少三种颜色的色光的光源时，LED的数量和大小依据图像形成板510的大小和/或锥形杆透镜571或572的设计而确定。

图6A和图6B是示意地图解根据本发明的说明性实施例的图像投影装置的另一个实例的图。图6A是示意地图解包含具有反射面的第二棱镜的图像投影装置的实例图。图6B是示意地图解包含具有另一个反射面的第二棱镜的图像投影装置的实例图。

在图6A和图6B中图解的图像投影装置的每个投影仪601和602包含作为图像形成元件的图像形成板610、光源620、作为成像光学系统的投影透镜630、作为第一棱镜或只是棱镜的第一棱镜640、作为第二棱镜的第二棱镜651或652以及作为综合光学系统的锥形杆透镜670。这里，第一棱镜640由作为第一透射面的入射面、反射曲面、作为反射透射面的光路分离面、作为第二透射面的板相对面以及作为第三平面和第四平面的相互平行的两个平面组成。另外，光路分离面相对于板相对面倾斜。此外，反射曲面与入射面相对并且光路分离面与板相对面相对。此外，第二棱镜651或652被布置为使第二棱镜651或652的透射面平行于第一棱镜640的光路分离面，并且在第二棱镜651或652的透射面和第一棱镜640的光路分离面之间形成微小空隙。

在图6A和图6B中图解的投影仪601和602中，第二棱镜651和652分别具有对已经透射第一棱镜640的光路分离面的光进行反射的反射面681和682。在图6A图解的投影仪601中，第二棱镜651由透射面、反射面681以及相互平行的两对平面组成。另一方面，在图6B中图解的投影仪602中，第二棱镜652由透射面、反射面682、一对相互平行的平面以及剩余的两个平面组成。在图6A和图6B图解的投影仪601和602中，第二棱镜651和652的反射面681和682被布置为分别与第二棱镜651以及652的透射面相对。

在图6A和图6B图解的每个投影仪601和602中，类似于关于图1中图解的投影仪100的描述，如图6A和图6B各个图解的光源620产生的代表光660的光路所示，光源620产生的光经过第一棱镜640并且入射在第二棱镜651或652的透射面上。已经透射第二棱镜651和652的透射面的光分别从第二棱镜651和652的反射面681以及682被反射，并且从第二棱镜651和652的反射面681以及682反射的光从连接到第二棱镜651和652的透射面以及反射面681和682的表面朝投影透镜630出射。

如此，第二棱镜651和652具有反射面681和682，因此，可以适当地偏转入射在第二棱镜651和652上的光。结果，可以在每个投影仪601和602中适当地布置投影透镜630。因此，可以适当地确定投影仪601和602的大小和形状。例如，使用如6B中图解的第二棱镜652，借此，图6B中图解的投影仪602具有比图6A中图解的投影仪601更小型的结构。

[[附录]

如下描述的实施例(1)到(17)中的至少一个可能涉及图像投影装置和棱镜、棱镜系统以及投影光学系统中的至少一个。

实施例(1)是一种用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件，产生用于照射图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中，图像投影装置包括第一棱镜，该第一棱镜具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，反射曲面是直接对已经透射第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射，以及第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

实施例(2)是如以上实施例(1)描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，第一透射面是平面。

实施例(3)是如以上实施例(1)或(2)中描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，反射曲面是球面。

实施例(4)是如以上实施例(1)或(2)中描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，反射曲面是非球面。

实施例(5)是如以上实施例(4)描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，反射曲面是变形的非球面。

实施例(6)是如以上实施例(4)描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，非球面是自由形态的曲面。

实施例(7)是如以上实施例(1)到(6)中任一个所描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，反射透射面是平面。

实施例(8)是如以上实施例(1)到(7)中任一个所描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，第二透射面是平面。

实施例(9)是如以上实施例(1)到(6)中任一个所描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，反射透射面和第二透射面是彼此倾斜的平面。

实施例(10)是如以上实施例(8)或(9)中描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，第二棱镜具有透射面，该透射面是使已经透射第一棱镜的反射透射面的光透射的平面，并且第二棱镜被布置以使第二棱镜的透射面平行于第一棱镜的反射透射面。

实施例(11)是如以上实施例(1)到(10)中任一个所描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，第二棱镜具有反射面，该反射面对已经透射第一棱镜的反射透射面的光进行反射。

实施例(12)是如以上实施例(1)到(11)中任一个所描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，第一棱镜进一步具有相互平行的第三平面和第四平面。

实施例(13)是如以上实施例(12)描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，第一棱镜的表面由第一透射面反射曲面、反射透射面、第二透射面、第三平面和第四平面组成。

实施例(14)是如以上实施例(1)到(13)中任一个所描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，它进一步包含综合光学系统，该综合光学系统用于使光源产生的光混合并且使其入射在第一棱镜上，综合光学系统连接到第一棱镜的第一透射面。

实施例(15)是如以上实施例(1)到(14)中任一个所描述的图像投影装置，其中图像投影装置的特征是，光源包含产生至少三种颜色的色光的光源。

实施例(16)是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置的棱镜，图像投影装置包含用于形成图像式图像形成元件，产生用于照亮图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中该棱镜具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，反射曲面是直接对已经透射第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光透射。

实施例(17)是用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置的棱镜系统，该图像投影装置包括用于形成图像的图像形成元件，产生用于照亮图像形成元件的光的光源，以及用于使图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，其中，棱镜系统包括第一棱镜，该第一棱镜具有使光源产生的光透射的第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，反射曲面是直接对已经透射第一透射面的光进行反射的曲面，反射透射面直接将反射曲面反射的光反射到图像形成元件并且使图像形成元件反射的光透射，第二透射面使反射透射面反射的光透射并且使图像形成元件反射的光通过；以及第二棱镜，该第二棱镜将已经透射第一棱镜的反射透射面的光引导到成像光学系统。

实施例(18)是一种用于将图像投影到屏幕上的图像投影装置，其中投影光学系统的特征是，投影光学系统包含如以上实施例(16)描述的棱镜或如以上实施例(17)描述的棱镜系统以及用于使图像在屏幕上成像的成像光学系统。

上面虽然已经具体地描述本发明的说明性实施例以及具体实例，但是本发明不局限于这些说明性实施例以及具体实例，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以改变、变更和/或组合这些说明性实施例和具体实例。

本申请要求于2008年8月29日在日本提交的日本专利申请号2008-222130的优先权的权益，这里通过引用结合其全部内容。

工业实用性

本发明的说明性的实施例在图像投影装置和棱镜、棱镜系统以及投影光学系统中的至少一个中具有适用性。

Claims (15)

1.一种图像投影装置，被配置为将图像投影到屏幕上，其特征在于，所述图像投影装置包括：

被配置为形成图像的图像形成元件；

被配置为产生光以照射所述图像形成元件的光源；和

被配置为使所述图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，

其中所述图像投影装置进一步包括：

第一棱镜，所述第一棱镜具有第一透射面、反射曲面、反射透射面以及第二透射面，所述第一透射面被配置为使所述光源产生的光透射，所述反射曲面是被配置为直接对已经透射所述第一透射面的光进行反射的曲面，所述反射透射面被配置为直接将从所述反射曲面反射的光反射到所述图像形成元件并且使从所述图像形成元件反射的光透射，所述第二透射面被配置为使从所述反射透射面反射的光透射并且使从所述图像形成元件反射的光透射；以及

第二棱镜，所述第二棱镜被配置为将已经透射所述第一棱镜的所述反射透射面的光引导到所述成像光学系统。

2.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述第一透射面是平面。

3.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述反射曲面是球面。

4.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述反射曲面是非球面。

5.如权利要求4所述的图像投影装置，其特征在于，所述非球面是变形的表面。

6.如权利要求4所述的图像投影装置，其特征在于，所述非球面是自由形态的曲面。

7.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述反射透射面是平面。

8.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述第二透射面是平面。

9.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述反射透射面和所述第二透射面是彼此倾斜的平面。

10.如权利要求8所述的图像投影装置，其特征在于，所述第二棱镜具有透射面，所述透射面是被配置为使已经透射所述第一棱镜的所述反射透射面的光透射的平面，并且所述第二棱镜被布置为使所述第二棱镜的所述透射面平行于所述第一棱镜的所述反射透射面。

11.如权利要求9所述的图像投影装置，其特征在于，所述第二棱镜具有透射面，所述透射面是被配置为使已经透射所述第一棱镜的所述反射透射面的光透射的平面，并且所述第二棱镜被布置为使所述第二棱镜的所述透射面平行于所述第一棱镜的所述反射透射面。

12.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述第二棱镜具有反射面，所述反射面被配置为对已经透射所述第一棱镜的所述反射透射面的光进行反射。

13.如权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，所述第一棱镜进一步具有第三平面和第四平面，并且所述第三平面和所述第四平面相互平行。

14.如权利要求13所述的图像投影装置，其特征在于，所述第一棱镜的表面由所述第一透射面、所述反射曲面、所述反射透射面，所述第二透射面、所述第三平面以及所述第四平面组成。

15.一种用于图像投影装置的棱镜，其特征在于，所述图像投影装置被配置为将图像投影到屏幕上并且包括被配置为形成图像的图像形成元件、被配置为产生光以照射所述图像形成元件的光源和被配置为使所述图像形成元件形成的图像在屏幕上成像的成像光学系统，

其中，所述棱镜具有：

第一透射面，所述第一透射面使所述光源产生的光透射；

反射曲面，所述反射曲面是被配置为直接对已经透射所述第一透射面的光进行反射的曲面；

反射透射面，所述反射透射面被配置为直接将从所述反射曲面反射的光反射到所述图像形成元件并且使从所述图像形成元件反射的光透射；以及

第二透射面，所述第二透射面被配置为使从所述反射透射面反射的光透射并且使从所述图像形成元件反射的光透射。

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