CN102455573B

CN102455573B - 投影光学系统和图像投影仪

Info

Publication number: CN102455573B
Application number: CN201110310146.2A
Authority: CN
Inventors: 高桥达也; 藤田和弘; 安部一成
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-10-10
Also published as: JP5561087B2; US8511837B2; CN102455573A; US20120092628A1; JP2012083671A

Abstract

本发明提供一种投影光学系统，配置为投影图像到投影表面上，包括：第一光学系统，包括至少一个屈光系统，并且整体上具有正的屈光度；第二光学系统，包括反射区域和透射区域；以及第三光学系统，包括至少一个具有屈光度的反射表面，并且整体上具有正的屈光度；其中，进入投影光学系统的光穿过第一光学系统，该光具有被第二光学系统的反射区域弯曲后入射到第三光学系统的光路，并且入射到第三光学系统的光具有被第三光学系统弯曲以穿过第二光学系统的透射区域来入射到投影表面上的光路。

Description

投影光学系统和图像投影仪

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年10月14递交的申请号为No.2010-231951的日本专利申请的优先权，其全部内容在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及投影光学系统和包括该投影光学系统的图像投影仪。

背景技术

近来，作为图像投影仪而公知的液晶投影仪具有一体化的高分辨率的液晶面板，通过更高效的光源灯提高了该液晶投影仪的亮度，并且该液晶投影仪的价格降低。此外，使用数字微镜设备(DMD)等的小尺寸、重量轻的图像投影仪非常普遍，因此，图像投影仪不仅被广泛用于办公室或学校，同样也广泛用于家庭。特别的，人数较少的小型会议使用提高了便携性的正像型(front-type)投影仪。

超短焦投影仪具有使作报告者作报告时报告者的阴影不出现在投影表面上的优点，但是还具有如下缺点：距离投影表面一定距离后不可使用，从而如果投影距离比光学系统的总长度短时，则需要被嵌入到投影表面中。该缺点可通过使用折叠反射镜向后折叠光路来消除。

在这些投影仪中，如果光学系统被暴露，则增加了灰尘沉积等问题。因此，传统的投影仪装备有防止灰尘的防尘罩。(参见，例如，已公开的专利申请号为No.2010-152263，No.2010-152264，No.2009-276789的日本申请，以及专利号为No.4396769的日本专利)。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种投影光学系统，被配置为投影图像到投影表面上，包括：第一光学系统，包括至少一个屈光系统，并且整体上具有正的屈光度；第二光学系统，包括反射区域和透射区域；以及第三光学系统，包括至少一个具有屈光度的反射表面，并且整体上具有正的屈光度，其中，进入投影光学系统的光穿过第一光学系统以具有被第二光学系统的反射区域弯曲后入射到第三光学系统的光路上，并且，入射到第三光学系统上的光具有被第三光学系统弯曲以穿过第二光学系统的透射区域后入射到投影表面上的光路。

根据本发明的一个方面，提供一种图像投影仪，包括：图像形成装置，配置为具有根据调制信号形成的图像；光源，配置为用于发射光；以及如以上所陈述的投影光学系统，其中使用从光源发射的光照亮图像形成装置以在图像形成装置中形成图像，该图像通过投影光学系统被放大并被投影到投影表面上。

通过在权利要求中具体指出的部件及其组合来实现并获得本发明的目的和优点。

可以理解前述的一般描述和以下的详细描述是示例性的和说明性的，并且不是本发明所要求权利的限制。

附图说明

通过以下的详细介绍以及附图，本发明的其它目的、特点以及优点将变为更加清楚，其中：

图1为示出根据第一实施例的投影光学系统的光线图；

图2为根据第一实施例的图1的局部放大图；

图3为示出在根据第一实施例的反射区域的垂直方向看到的第二光学系统的图；

图4为示出根据第一实施例中的比较例1的投影光学系统的光线图；

图5为示出根据第一实施例中的比较例2的投影光学系统的光线图；

图6为示出在根据第一实施例的第一变形的反射区域的垂直方向看到的第二光学系统的图；

图7为示出在根据第一实施例的第二变形的反射区域的垂直方向看到的第二光学系统的图；

图8为示出在根据第一实施例的第二变形的反射区域的垂直方向看到的第二光学系统的另一图；

图9为示出根据第二实施例的投影光学系统的光线图；

图10为根据第二实施例的图9的局部放大图；

图11为示出从图像形成设备发射的光的光线图；

图12为示出图11的各个光线的位置的图，该光线穿过根据第一实施例的投影光学系统中的第二光学系统的透射区域；

图13为示出图11的各个光线的位置，该光线穿过根据第二实施例的投影光学系统中的第二光学系统的透射区域；

图14为示出在根据第二实施例的反射区域的垂直方向看到的第二光学系统的图；

图15为示出根据第三实施例的投影光学系统的光线图；

图16为根据第三实施例的图15的局部放大图；

图17为示出根据第三实施例在透射区域中的相对于光的入射角的反射率的曲线图；

图18为示出根据第三实施例的第二光学系统的弯曲透射区域的立体图；以及

图19为示出根据第四实施例的图像投影仪的示意图。

具体实施方式

如以上所描述的，常见的投影仪包含防尘罩。然而，常见投影仪中提供的防尘罩不具有向后折叠(旋转)光路的功能。这就有必要分别处理光路的向后折叠和防尘罩的设置。

根据本发明的一个方面，提供一种投影光学系统和图像投影仪，该投影光学系统具有也可用作防尘罩的光学系统，该图像投影仪设置为在外壳中容纳投影光学系统并且使用光学系统作为防尘罩。

参考附图，在以下介绍本发明的实施例。

在附图中，相同的部件用相同的附图标记指示，并且省略其中重复的描述。

[第一实施例]

图1为示出根据第一实施例的投影光学系统的光线图。图2为图1的局部放大图。在图1和图2的坐标系中，X，Y和Z分别指示屏幕90(投影表面)的长轴方向，垂直(normal)方向和短轴方向。

参照图1和图2，投影光学系统10包括第一光学系统11、第二光学系统12和第三光学系统13。

在投影光学系统10中，第一光学系统11为包括至少一个屈光系统(透镜)的共轴光学系统，并且整体具有正的屈光度。在该实施例中，第一光学系统11由11个透镜构成，但并不限于该结构。

参照图1和图2，第二光学系统12包括反射区域12a和透射区域12b，反射区域12a对光进行反射并且可以是第二光学系统12的一部分，透射区域12b对光进行透射并且可以是第二光学系统12的一部分。图3为示出沿反射区域12a的垂直方向看到的第二光学系统12的图。

为了关闭外壳70的开口，以相对于X-Y平面的预设倾斜角度固定第二光学系统12。即，第二光学系统12形成为外壳70的壁的一部分，并且第二光学系统12的反射区域12a被设置在外壳70的壁的内壁表面上。反射区域12a用作折叠反射镜，其改变(弯曲)从第一光学系统11传播到第三光学系统13的光路。透射区域12b具有将由第三光学系统13改变光路的光进行透射的功能。穿过透射区域12b的光到达屏幕90。

第二光学系统12的反射区域12a和透射区域12b可以被整体形成或者形成为一个整体。反射区域12a和透射区域12b的材料例如是具有光透射特性的材料，如玻璃和塑料。反射区域12a可例如通过蒸镀将例如铝等具有高反射率的材料沉积到例如玻璃或塑料等材料的表面上来形成。此后，在具有透光特性的材料(例如玻璃或塑料)上形成反射区域12a的处理可以被称作“反射处理”。由于反射区域12a和透射区域12b之间的分界线是线状的(直的)，因此可以使用蒸镀等通过多块材料来执行反射处理，多块材料成为所设置的第二光学系统。这就允许以简单的方式制造大数目的第二光学系统。图3中，第二光学系统12被示为具有矩形平面形状。然而，第二光学系统12不局限于矩形平面形状，也可具有任意平面形状。

因此，第二光学系统12具有作为具有反射区域12a和透射区域12b的光学系统的功能。另外，当投影光学系统10被容纳(收纳)于外壳70中时，第二光学系统12起防尘罩的作用。即，除了第二光学系统12之外的投影光学系统10可以被容纳在具有开口的外壳70中，并且可以通过第二光学系统12封闭该开口。结果，第二光学系统12形成外壳70壁的一部分，并且第二光学系统12的反射区域12a设置在外壳70的壁的内壁表面。

即，由于第二光学系统12将外壳70的开口封闭，因此可以防止外界物质进入外壳70并且防止污染或损坏第一光学系统11和第三光学系统13。进一步，第二光学系统12还充当防尘罩。与分开设置防尘罩的情形相比较这种设置更容易装配。另外，固定防尘罩和第二光学系统12的固定部件是不必要的，而在防尘罩和第二光学系统12是分离体时该固定部件是必要的。因此，不用考虑该固定部件遮住光，从而便于调整位置。

参考回图1和图2，第三光学系统13是包括至少一个具有屈光度的反射表面的光学系统，并且整体上具有正的屈光度(positive power)。

图像形成装置80可以是，例如，像液晶面板那样的光阀。从图像形成装置80发射的光束进入第一光学系统11，并且在穿过第一光学系统11后从第二光学系统12的反射区域12a折转(反射)。此后，从反射区域12a折转的光束进一步从第三光学系统13折转，并且穿过第二光学系统12的透射区域12b以被投影到屏幕90上。由图像形成装置80形成的图像被聚焦为中间图像，该中间图像位于从第一光学系统11到第三光学系统13的光路中。该中间图像进一步被放大以被投影并聚焦在屏幕90上。

靠近光轴的光线形成位于第二光学系统12的反射区域12a和第三光学系统13之间的中间图像。远离光轴的光线形成位于第一光学系统11和第二光学系统12的反射区域12a之间的中间图像。通过用第二光学系统12的反射区域12a向后折叠光路，可改变从光学系统的深度方向(Z轴方向)到光学系统的高度方向(Y轴方向)的投影的方向，。因此，即使在投影距离比光学系统的总长度短的情况下，包括光学系统的图像投影仪也可在不被嵌入到屏幕90中的情况下来执行投影。

进一步，由于可缩短投影距离，因此该图像投影仪还可用于狭窄的会议室。此外，作为另一效果，可以减少常用投影仪的下述问题：即当作报告者在投影仪的投影图像和屏幕之间时在投影图像上形成阴影。进一步，第一光学系统11的一个或多个透镜使用非球面透镜增加了设计的自由度，因此可提高屏幕80上的聚焦性能。进一步，如果第三光学系统13的正的屈光度反射镜具有变形多项自由形态(anamorphic polynomial free-form)表面形状，则可以在反射区域的基础上调整反射表面的曲面形状，反射区域对应于各个图像高度，从而可提高像差校正性能。

“变形多项自由形态表面”指由下式表达的形状：

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+...，(1)

其中X2，Y2，X2Y，Y3，X2Y2等分别为在参考Y方向、X方向和Z方向的投影图像情况下，曲面在垂直方向、水平方向和深度方向的系数。

在第一实施例中，使用凹反射表面用作第三光学系统13。然而，第三光学系统13并不限于凹反射表面，第三光学系统13可以是具有光会聚力的任意反射设备，例如菲涅尔反射镜或者全息反射镜。

希望第二光学系统12的反射区域12a处在这样的区域：防止从反射区域12a向后反射的光束被第一光学系统11阻挡，或者防止从第三光学系统13向后反射的光束被反射区域12a阻挡。

这里，用比较例给出根据第一实施例的投影光学系统10的补充介绍。

图4为示出根据比较例1的投影光学系统的光线图。图5为示出根据比校例2的投影光学系统的光线图。在图4和图5的坐标系中，X，Y和Z分别表示屏幕90的长轴方向，垂直方向和短轴方向。

参照图4和图5，根据比较例1的投影光学系统10A和根据比较例2的投影光学系统10B，除了未设置第二光学系统12外，具有根据第一实施例的投影光学系统10同样的构造。

图4中所示的投影光学系统10A如投影光学系统10一样可以减少投影距离。但是，如图5中所示的投影光学系统10B那样，过多的减少投影距离将导致投影距离比投影光学系统10A的总长度都短。如图5中所看到的，部分图像形成装置80和第一光学系统11位于相对于屏幕90的纸平面的右侧，通过将部分投影光学系统10B嵌入屏幕90中来使用投影光学系统10B，这减少了可用性。

如在根据第一实施例的投影光学系统10中那样，该问题可通过以下方式避免：设置第二光学系统12，并使用第二光学系统12的反射区域12a来改变从第一光学系统11到第三光学系统13的光传播路径。

从而，根据第一实施例，用第二光学系统12的反射区域12a来改变从第一光学系统11到第三光学系统13的光传播路径。因此，即使当投影距离变得短于投影光学系统10的总长度时，也可以在不将图像投影仪嵌入到屏幕90中的情况下来使用图像投影仪。另外，还可使具有反射区域12a和透射区域12b的第二光学系统12作为防尘罩。所以，可防止外界物质进入容纳投影光学系统10的外壳70，因此，可防止投影光学系统10被污染、损坏等。

进一步，反射区域12a和透射区域12b的边界12c为线状。这使得可使用成为所设置的第二光学系统12的多块反射材料执行反射处理，因此，可以简单的方式制造大数目的第二光学系统。

[第一实施例的第一变形]

第一实施例示出将第二光学系统12通过边界12c划分为反射区域12a和透射区域12b的情况。在第一实施例的第一变形中，示出边界12c为非线状的并且由非线状的边界12c来划分第二光学系统12c的情况。

图6为示出在根据第一实施例的第一变形的反射区域12a的垂直方向看到的第二光学系统12的图。

反射区域12a位于其中已经穿过第一光学系统11的光线入射在第二光学系统12的范围内。即，反射区域12a被定义为满足穿过第一光学系统11的所有光线从反射区域12a折转(反射)的情形。例如，如图6所示，反射区域12a和透射区域12b的边界12c被设置在与重力方向(图6中向下的方向)平行和垂直的两个方向上。这减少了反射区域12a所需要的面积，从而，可降低反射处理的制造成本。

因此，根据第一实施例的第一变形，反射区域12a和透射区域12b的边界12c不仅设置在垂直于重力方向的方向上，而且还设置在与重力方向平行的方向上以及与重力方向垂直的方向上。结果，除第一实施例中相同的效果外，还产生了以下效果。即，与第一实施例相比较，反射区域12a的面积可以更小，从而，反射处理的制造成本可进一步降低。

[第一实施例的第二变形]

在第一实施例的第一变形中，示出第二光学系统12被非线状边界12c划分的情况。在第一实施例的第二变形中，示出第二光学系统12被非线状边界12c划分的另一种情况。

图7为示出在根据第一实施例的第二变形的反射区域12a的垂直方向看到的第二光学系统12的图。在图7中，由虚线表示当穿过第一光学系统11的光线入射到第二光学系统12时的图像的形状，并且该图像的形状被称为“图像形状11x”。

由于第二光学系统12的反射区域12a可以具有相应于图像形状11x的形状，因此反射区域12a和透射区域12b的边界12c可沿着图像形状11x弯曲。与图3的情况相比较，这可以减少反射区域12a的面积，因此可以降低反射处理的制造成本。

另外，与第一实施例的第一变形相同，反射区域12a位于其中已经穿过第一光学系统11的光线入射在第二光学系统12的范围内。即，反射区域12a被定义为满足穿过第一光学系统11的所有光线从反射区域12a折转(反射)的情形。图8为示出沿反射区域12a的垂直方向看到的第二光学系统12的另一图。例如，如图8所示，反射区域12a和透射区域12b的边界12c被设置在相对于重力方向平行的方向以及相对于重力方向垂直的方向上。相对于图7的情形，这减少了反射区域12a所需要的面积，从而，可进一步降低反射处理的制造成本。

图7和图8的图像形状11x不同。这示出反射区域12a中的图像形状的不同取决于投影光学系统10的构造。通过使反射区域12a的形状最优化以使得反射区域12a的形状沿着图像形状11x，可以减少要受到反射处理的面积。图7和图8示出图像形状11x的例子，并且根据投影光学系统10的构造，图像形状11x可以与图7和图8中所示的不同。

因此，根据第一实施例的第二变形，反射区域12a和透射区域12b之间的边界12c为非线状的，并且具有对应于反射区域12a中的图像形状11x的形状。结果，除了第一实施例中的相同的效果，相比于第一实施例，反射区域12a的面积可以进一步减少，从而反射处理的制造成本可以进一步降低。

[第二实施例]

在第一实施例中，示出第二光学系统12为平面(平的)的情形。在第二实施例中，示出弯曲第二光学系统的情形。

图9为示出根据第二实施例的投影光学系统的光线图。图10为图9的局部放大图。在图9和图10的坐标系中，X，Y和Z分别指示屏幕90的长轴方向，垂直方向和短轴方向。

参照图9和图10，投影光学系统20与投影光学系统10(图1和图2)的不同在于用第二光学系统22代替第二光学系统12。

第二光学系统22包括反射区域22a和透射区域22b。第二光学系统22被固定在靠近外壳70的开口。在反射区域22a和透射区域22b之间的边界22c处弯曲第二光学系统22。即，在第二光学系统22中，反射区域22a和透射区域22b不在同一平面中。反射区域22a被定位在相对于X-Y平面倾斜预定角度。透射区域22b被定位在实质上平行于X-Y平面。

反射区域22a起折叠反射镜的作用，其改变(弯曲)从第一光学系统11到第三光学系统13的光传播路径。透射区域22b起将通过第三光学系统13改变了路径的光进行透射的作用。穿过透射区域22b的光到达屏幕90。例如，通过弯曲由平面玻璃或塑料制造的第二光学系统12，可以容易地制造第二光学系统22。

像第二光学系统12那样，第二光学系统22起防尘罩的作用。即，由于第二光学系统22靠近外壳70的开口，因此可防止外界物质进入外壳70，并可防止污染或损坏第一光学系统11和第三光学系统13。另外，第二光学系统22也作为防尘罩。与分开设置第二光学系统22和防尘罩的情形相比较这种设置更容易装配。另外，固定防尘罩和第二光学系统22的固定部件是不必要的，而在防尘罩和第二光学系统22是分离体时该固定部件是必要的。因此，不用考虑该固定部件遮住光，从而便于调整位置。

在图10的投影光学系统20中，从靠近第一光学系统11侧的第三光学系统13反射回的光线以入射角θ₁(相对于透射区域22b的法线22x的角度)入射到透射区域22b上。

图11为示出从图像形成装置80发射的光线的图。图12为示出图11的各个光线的位置的图，该各个光线穿过根据第一实施例的投影光学系统10中的第二光学系统12的透射区域12b。图13为示出图11的各个光线的位置，该各个光线穿过根据第二实施例的投影光学系统20中的第二光学系统22的透射区域22b。

在根据第一实施例的投影光学系统10中，如图11中所示，从图像形成装置80发射的光线80x在图12的位置穿过第二光学系统12的透射区域12b。在另一方面，根据第二实施例的投影光学系统20，如图11中所示，从图像形成装置80发射的光线80x在图13的位置穿过第二光学系统22的透射区域22b。

对照图12和图13示出，在投影光学系统20中的透射区域的面积小于在投影光学系统10中的透射区域的面积，该透射区域为从第二光学系统的反射区域反射回的光线在被从第三光学系统反射回后所通过的区域。这是因为在投影光学系统20中透射区域22b位于临近光聚焦的位置。实际上，在短程投影仪中，从第二光学系统反射回的光线具有大的发散角度，从而穿过透射区域的光线的面积依赖于透射区域的位置而极大地不同。因此，可以通过在光会聚位置附近定位上述透射区域来缩小所需要的透射区域的面积。

图14为示出在反射区域22a的垂直方向看到的第二光学系统22的图。

如图14所示，通过在光会聚位置附近定位透射区域22b可减小透射区域22b的尺寸。结果可降低第二光学系统22的制造成本。另外，透射区域22b限定了投影仪的部分上表面。因此，减小透射区域22b的尺寸还可以对减小投影仪的尺寸做出贡献。

因此，根据第二实施例，第二光学系统22是弯曲的。结果，除了第一实施例中的相同的效果，还产生了以下效果。即，在光会聚位置附近定位透射区域22b可减小穿过透射区域22b的光束的尺寸。因此，可减小透射区域22b的尺寸，从而可降低第二光学系统22的制造成本。进一步，可减小投影仪的尺寸。

在反射区域22a和透射区域22b之间的边界22c处，第二光学系统22不是必须弯曲的。即，第二光学系统22没有必要在弯曲部分处完全被划分为反射区域22a和透射区域22b。第二光学系统22可被弯曲以便被划分为基于透射区域22b的第一区域和基于反射区域22a的第二区域。例如，第二光学系统22可形成如图6、图7或图8中所示的反射区域12a的反射区域22a，并且如图10中所示弯曲第二光学系统22。在这种情况下，图10中所示的透射区域22b为基于透射区域的第一区域，并且图10中所示的反射区域22a为基于反射区域的第二区域，如图6、图7或图8中所示形成该反射区域。

[第三实施例]

在第一实施例中，示出第二光学系统12为平面的例子，并且，在第二实施例中，示出第二光学系统22为弯曲的例子。在第三实施例中，示出将透射区域向第二实施例中的屏幕倾斜的例子。

图15为示出根据第三实施例的投影光学系统的光线图。图16为示出图15的局部的放大图。在图15和图16的坐标系中，X，Y和Z分别指示屏幕90的长轴方向，垂直方向和短轴方向。

参照图15和图16，投影光学系统30与投影光学系统20(图6和图10)的不同在于用第二光学系统32代替第二光学系统22。

第二光学系统32包括反射区域32a和透射区域32b。第二光学系统32被固定在靠近外壳70的开口。第二光学系统22在反射区域32a和透射区域32b之间的边界32c处弯曲。即，在第二光学系统32中，反射区域32a和透射区域32b不在同一平面。反射区域32a定位在相对于X-Y平面倾斜第一倾斜角。透射区域32b定位在相对于X-Y平面倾斜第二倾斜角。即，虽然将透射区域22b定位为实质上平行于投影光学系统20的X-Y平面(图9和图10)，但与透射区域22b相比较，将透射区域32b倾斜以面对投影光学系统30中的屏幕90。在图15和图16中，第一倾斜角比第二倾斜角大。

反射区域32a起折叠反射镜的作用，其改变(弯曲)从第一光学系统11到第三光学系统13的光传播路径。透射区域32b起将通过第三光学系统13改变了路径的光进行透射的作用。穿过透射区域32b的光到达屏幕90。例如，通过弯曲由平面玻璃或塑料制造的第二光学系统12，可以容易地制造第二光学系统32。

像第二光学系统22那样，第二光学系统32起防尘罩的作用。即，由于第二光学系统32靠近外壳70的开口，因此可防止外界物质进入外壳70，并可防止污染或损坏第一光学系统11和第三光学系统13。另外，第二光学系统32也作为防尘罩。与分开设置第二光学系统32和防尘罩的情形相比较这种设置更容易装配。另外，固定防尘罩和第二光学系统32的固定部件是不必要的，而在防尘罩和第二光学系统32是分离体时该固定部件是必要的。因此，不用考虑该固定部件遮住光，从而便于调整位置。

透射区域32b上的部分入射光线从入射平面反射，因此导致了损失。透射区域32b中的反射取决于入射光的角度而不同。这里，入射角指光与光入射处的入射平面的法线所形成的角。图17为示出相对于透射区域32b中的入射光的角的反射率的曲线图。如图17中所示，反射率随着入射到透射区域32b的光的入射角的增加而增加。

在图16的投影光学系统30中，从靠近第一光学系统11侧的第三光学系统13反射回的光线以入射角θ₂(相对于透射区域32b的法线32x的角)入射到透射区域32b上。如图10中的投影光学系统20所示，从第三光学系统13反射回的每个光线以大于0°的入射角入射到透射区域22b上。这通过穿过被指向屏幕90的透射区域22b的光线也是显而易见的。另一方面，与透射区域22b相比较，图16中所示，在投影光学系统30中，透射区域32b向屏幕90倾斜，从而θ₁大于θ₂(θ₁＞θ₂)。结果，如从图17中看到的，相比于透射区域22b，由于透射区域中的反射造成的投影图像的亮度减少更多的受到透射区域32b控制。

抗反射涂层(AR涂层)可以被应用到透射区域32b上来进一步减少反射。应用到透射区域32b上的抗反射涂层不必需是均匀的。透射区域32b可被划分为多个子区域，并且依照每个子区域的入射角，抗反射涂层的特性局部地不同，以便减少反射。通过应用该抗反射涂层，可以进一步减轻由于透射区域32b中的反射造成的投影图像的亮度降低，。抗反射涂层还可应用到透射区域12b和22b。

另外，透射区域32b不是必需限定为平的表面。透过透射区域32b的光束不仅在Z轴方向发散，也在X-Y平面中发散。因此，优选弯曲透射区域32b，例如沿图18中所示的在X轴方向(屏幕90的长轴方向)进行弯曲，以便减少穿过透射区域32b各个点的每个光线的入射角。更具体的，优选为向第三光学系统13弯曲透射区域32b的X轴端部中的每一个。这就允许光在透射区域32b上以较小的入射角入射，因此，可进一步控制由于透射区域32b中的反射导致的投影图像亮度的降低。

图18中透射区域32b在两点弯曲，然而透射区域32b可在更多点弯曲。通过在多点弯曲透射区域32b来减小穿过每个弯曲部分的光的入射角，这可进一步控制由于透射区域32b中的反射导致的投影图像亮度的降低。

另外，透射区域32b不是必需限定为平表面，并且可具有具有该种预定曲率的形状以便减小光的入射角。这使得可进一步控制由于透射区域32b中的反射导致的投影图像亮度的降低，并且还可减小投影仪的尺寸。

因此，根据第三实施例，第二光学系统30的透射区域32b向屏幕90倾斜以便减小透射区域32b上的光入射的入射角。结果，除了第一实施例中的同样的效果外，还产生了以下效果。即，可以减小透射区域32b上的入射光的入射角，从而可以控制由于透射区域32b中的反射导致的投影图像的亮度的降低。另外，通过在透射区域32b上应用抗反射涂层(AR涂层)，向第三光学系统13弯曲透射区域32b的X轴端部，和/或将透射区域32b设置该种预定曲率来减少透射区域32b上的光入射的入射角，可以进一步控制由于透射区域32b中的反射导致的投影图像的亮度的降低。

[第四实施例]

在第四实施例中，通过示例说明包括根据第一实施例的投影光学系统10的图像投影仪。在第四实施例中，与第一实施例中相同的部件用相同的附图标记表示，并且省略其中的描述。

图19为示出根据第四实施例的图像投影仪的示意图。

参照图19，根据第四实施例的图像投影仪50包括根据第一实施例的投影光学系统10、发光光学系统60、分束部件75和图像形成装置80。图像投影仪50还包括发光源、用于图像形成装置80的调制部件以及图像处理单元(均未示出)。图像投影仪50可以包括替代投影光学系统10的投影光学系统20或30。

发光光学系统60包括光源61、反射器62(例如，布置为在光源61附近)、中继透镜63和64以及被称为积分光学系统的亮度均匀化部件65(构成为使从反射器62指向性反射回的光通量的亮度均匀)。可将反射器62形成为具有光源61的单元。发光光学系统60还可构成为具有在图像形成装置80的表面均匀分布的光。光源61的例子包括卤素灯、氙气灯、金属卤化物灯、超高压汞灯和发光二极管(LED)。

发光光学系统60还可包括将照明灯色彩化的色轮60，并且通过控制图像形成装置的图像与照明灯的色彩化同步来投影彩色图像。在使用反射液晶图像形成装置作为图像形成装置80的情况下，使用构成为将发光光路和投影光路分开的分束部件75来允许以更高的效率执行发光。另外，在使用数字微镜设备(DMD)作为图像形成装置80的情况下，采用例如全反射棱镜划分光学光路。因此，根据图像形成装置80的种类采用合适的光学系统。

通过使用多个图像形成装置80(红色、绿色、蓝色等)用透射过各个滤色镜的照明光来照亮图像形成装置80，并使由颜色合成部件形成的合成光进入投影光学系统10，来将彩色图像投射到屏幕90上。

在图像投影仪50中，图像形成装置80具有根据调制信号形成的图像。所述图像形成装置80由从光源61发射的照明光照亮，从而，图像形成装置80中形成的图像通过投影光学系统10被放大并投影到屏幕90上。

所有的例子和这里所引用的条件语言出于教导的目的以帮助阅读者理解本发明以及发明者对未来技术所贡献的概念，并且还应该领会不限于特定引用的例子和条件，也不限于关于所示的本发明的优势和劣势的说明中的这些例子的构成。虽然已详细介绍本发明的实施例，应该理解关于这个所做出的多种变形、替换以及改变不背离本发明的思想和范围。

Claims

1.一种投影光学系统，所述投影光学系统被配置为将图像投影到投影表面上，所述投影光学系统包括：

第一光学系统，包括至少一个屈光系统，并且整体上具有正的屈光度；

第二光学系统，包括反射区域和透射区域；第三光学系统，包括至少一个具有屈光度的反射表面，并且整体上具有正的屈光度；以及

外壳，容纳第一光学系统和第三光学系统，

其中，进入所述投影光学系统的光穿过第一光学系统以具有被第二光学系统的反射区域弯曲后入射到第三光学系统的光路上，并且，入射到第三光学系统上的光具有被第三光学系统弯曲以穿过第二光学系统的透射区域后入射到投影表面上的光路，

其中，其上形成有反射区域的部件是外壳的壁的一部分，

反射区域定位在相对于X-Y平面倾斜第一倾斜角，透射区域定位在相对于X-Y平面倾斜第二倾斜角，第一倾斜角比第二倾斜角大，其中X和Y分别指投影表面的长轴方向和垂直方向；

所述反射区域和透射区域的边界设置在与重力方向平行的方向上以及与重力方向垂直的方向上。

2.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中将反射区域和透射区域形成为整体。

3.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中第二光学系统被弯曲以便被划分为基于透射区域的第一区域和基于反射区域的第二区域。

4.根据权利要求3所述的投影光学系统，其中第一区域倾斜以面对投影表面。

5.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中透射区域在投影表面的长轴方向上弯曲。

6.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中反射区域和透射区域之间的边界围绕图像的外形，该图像的外形由穿过第一光学系统后入射到反射区域上的光所形成。

7.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中反射区域和透射区域之间的边界沿着图像的外形弯曲，该图像的外形由穿过第一光学系统后入射到反射区域上的光所形成。

8.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中反射区域和透射区域之间的边界是线状的。

9.一种图像投影仪，包括：

图像形成装置，配置为具有根据调制信号形成的图像；

光源，配置用于发射光；以及

如权利要求1中所述的投影光学系统，

其中使用从光源发射的光照亮图像形成装置以在图像形成装置中形成图像，该图像通过投影光学系统被放大并被投影到投影表面上。

10.根据权利要求9所述的图像投影仪，其中所述外壳包括开口，并且，通过第二光学系统封闭所述开口。

11.根据权利要求10所述的图像投影仪，其中第二光学系统形成外壳壁的一部分，并且，将第二光学系统的反射区域设置在所述外壳壁的内壁表面上。