投影光學系統和圖像顯示設備技術方案

本發明專利技術公開了一種用于圖像顯示設備的投影光學系統，該圖像顯示設備包括施加光的照明光學系統和接收該施加的光照以形成投影圖像的圖像顯示器。該投影光學系統具有多個透鏡構成的投影透鏡，第一反射鏡，和凹面鏡形成的第二鏡反射鏡。該投影光學系統被配置為將該投影圖像投射到投影面上。通過該投影透鏡入射在第一鏡面上的投影光束呈現出發散。從第二鏡面反射的投影光束在從第一鏡面反射之后被會聚一次，并且一經會聚，投影光束接著投射在該投影面上。在投影光學系統中，投影透鏡的各透鏡當中最接近第一鏡面的透鏡的表面是凸面。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種能夠放大圖像以在屏幕上顯示該放大圖像的投影光學系統和具有該投影光學系統的圖像顯示設備。
技術介紹
有一種在本領域中已知的具有投影光學系統的圖像顯示設備，其能夠放置在比該相關技術的圖像顯示設備被允許放置的位置更接近屏幕的一個位置。這種圖像顯示設備被稱作“近距投影儀”。近距投影儀的設計目的如下。第一，該投影儀不會投射過于明亮的光以至于使站得靠近屏幕的主持人或演示者感覺刺眼，并且第二，該投影儀不會發出廢氣或噪音從而不會對觀看及收聽演講的觀眾造成負面的影響。這樣的一種近距投影儀可以利用一種相關技術的投影光學系統(同軸且旋轉對稱)，以通過加寬投影光學系統的視角，或可能利用曲面鏡，來減少投影儀與屏幕表面之間的距離。因而，具有能夠加寬視角的相關技術投影光學系統的近距投影儀，通過改進該相關技術，可能實現前述的目的。然而，上述的相關技術投影光學系統中，布置于靠近屏幕側的透鏡的外徑可能需要增大，其可能導致投影儀本身尺寸的增加。相反，具有曲面鏡的近距投影儀可能能夠以一種極近距離投影光而不提高投影儀本身的尺寸。利用了曲面鏡的近距投影儀的實例被公開于日本專利4329863(以下稱“專利文獻I”)和日本專利3727543(以下稱“專利文獻2”)。在專利文獻I公開的近距投影儀中，凹面鏡被布置在透鏡光學系統后面，用于投影光。在專利文獻2公開的近距投影儀中，凸面鏡被布置在透鏡光學系統后面，用于投影光。在這兩種情況中，組件之間的排列準確度可以通過簡單地順序地安排透鏡和反射鏡來改善。然而在兩種情況中，透鏡光學系統和反射鏡之間可能需要長的距離，這可能導致投影光學系統的尺寸增加。同時，能夠縮小透鏡光學系統和反射鏡之間距離的近距投影儀的例子被公開在日本未審公開的專利申請第2009-157223號(以下稱“專利文獻3”)和日本未審公開的專利申請第2009-145672號(以下稱“專利文獻4”)中。這些公開于專利文獻3和專利文獻4的近距投影儀包括一個反射體，其配置為彎曲或折疊透鏡光學系統和反射體之間的長距離的光路，從而可能減少投影光學系統的尺寸。在專利文獻3公開的投影儀中，可能通過在透鏡光學系統之后順序地安排一個凹面鏡和一個凸面鏡和一個凸面鏡來減少投影光學系統的尺寸。在專利文獻4公開的投影儀中，投影光學系統的尺寸可以通過在一個凹面鏡后面安排一個平面鏡而縮小。然而專利文獻3和4公開的任何一個投影光學系統在圖像顯示器和曲面鏡之間具有長的距離。因此，如果用戶要求在比相關技術的投影儀的容許的放置位置更接近屏幕的位置放置投影儀，該投影光學系統的長度本身可能就成為一種障礙。日本專利4210314(以下稱“專利文獻5”)公開了一種用于消除“投影光學系統本身的尺寸”的限制的技術。具體地，專利文獻5公開了一種投影光學系統，其具有一個圖像顯示器，其顯示面垂直于屏幕表面。具有這種垂直配置，投影儀主體能夠被放置得比相關技術投影儀的容許的位置更接近于屏幕，因為投影光學系統長度本身帶來的障礙可能被解決或消除。然而，盡管如專利文獻5公開的投影光學系統具有垂直配置，其能夠在一個極近距投射圖像同時縮小其大小，自透鏡光學系統入射到反射鏡系統上的發散光可能需要被增大以使更接近屏幕的投影儀在屏幕投影上顯示一個更大的圖像。然而如果發散光被增大，可能發生以下三個問題。亦即，第一，可能難以校正穿過透鏡系統的光軸之外的部分的投影光通量的畸變。第二，該擴散光通量在入射到凹面鏡上之前入射到最接近第一反射鏡的透鏡表面上。第三，從凹面鏡反射的光在達到屏幕之前入射到在向屏幕的路徑中間的第一反射鏡上。如專利文獻5公開的技術所示，如果最接近第一反射鏡的透鏡表面是凹面，隨著從光軸到對應透鏡位置的距離增加，每個透鏡表面逐漸地朝該第一反射鏡突出。進一步，考慮到像差校正和誤差敏感度，若最接近反射鏡的透鏡表面是凹面，在控制具有增大發散的光通量的投影光學系統中，光束的折射角是極大的。因此可能難以校正整個屏幕區域的畸變。在該情況下，由于光束的折射角大，投影光學系統的組件布置方面存在最微小的移位，圖像質量也可能急劇惡化。進一步，在專利文獻5公開的垂直投影光學系統中，具有一個平行于屏幕布置的投影透鏡，與投影光學系統垂直于屏幕布置的水平投影光學系統中的投影透鏡相比，微粒例如灰塵可能容易地附著于該投影透鏡或反射鏡。另外，在上述情況的結構中，附著的灰塵可能落在垂直投影光學系統上。相應地，如果附著在投影系統上的微粒或灰塵保持附著，該附著的微粒可能顯示在該屏幕上而不會由于重力效應自動地離開投影透鏡。另外，由于專利文獻5公開的投影光學系統中的透鏡光學系統的視角是窄的，附著到兩個反射鏡之一上的微粒均導致投影光束反射離開其表面，可能影響屏幕投影表面上的投射光量。在此情形下，即便在反射鏡和其上投射投影光的屏幕上的投影面之間布置防塵玻璃，可能也難以防止大小O. Olmm或者更小的細小顆粒侵入投影面。相關技術文件專利文件專利文件1:日本專利號4329863專利文件2 :日本專利號3727543專利文件3 :日本未審公開專利申請2009-157223專利文件4 :日本未審公開專利申請2009-145672專利文件5 :日本專利號421031
技術實現思路
于是，本專利技術的一個實施例的總的目的在于提供一種投影光學系統和具有該投影光學系統的圖像顯示設備，當圖像從更接近屏幕投影面的位置投射時，其能夠在屏幕上投射放大圖像。進一步，本專利技術實施例的一個另外的目的是提供一種具有垂直投影光學系統的投影光學系統和圖像顯示設備，其能夠防止由于微粒例如灰塵對投射到投影面上的光量造成的副作用。根據一個實施例，提供了一種用于圖像顯示設備的投影光學系統。該投影光學系統包括個照明光學系統，其配置為施加從光源出射的光；以及圖像顯示器，其配置為接收從照明光學系統施加的光以形成投影圖像。該投影光學系統包括投影透鏡，該投影透鏡由多個透鏡組成；第一反射鏡；和凹面鏡形成的第二反射鏡。該投影光學系統被構造成將由該圖像顯示器形成的投影圖像投射到投影面上。該投影光學系統中，通過該投影透鏡被入射到第一反射鏡上的投影光通量是呈現發散的光通量。此外，在投影光學系統中，在已經從第一反射鏡反射后從第二反射鏡反射的投影光通量被會聚一次，然后經會聚的投影光束投射在該投影面上。此外，在投影光學系統中，投影透鏡的各透鏡當中最接近第一反射鏡的透鏡的透鏡表面是凸面。根據另一個實施例，提供了一種用于圖像顯示設備的投影光學系統。該投影光學系統包括照明光學系統，其配置為施加從光源出射的光；以及圖像顯示器，其配置為接收從照明光學系統施加的光以形成投影圖像。該投影光學系統包括由多個透鏡組組成的透鏡光學系統；以及反射鏡光學系統，該反射鏡光學系統由第一反射鏡和形成凹面鏡的第二反射鏡組成。該投影光學系統被配置為將由該圖像顯示器形成的該投影圖像投射到投影面上。在該投影光學系統中，在第一反射鏡和第二反射鏡之間形成中間圖像，該中間圖像由與位于最接近透鏡光學系統光軸的圖像顯示器相關聯的像素組成，并且透鏡光學系統的透鏡組中的最接近第一反射鏡的透鏡的透鏡表面是凸面。根據另一個實施例，提供了一種圖像顯示設備，包括上述投影系統中的一種；照明光學系統，其配置為施加從光源出射的光；以及圖像顯示器，其配置為接收從照明光學系統施加的光本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于圖像顯示設備的投影光學系統，該圖像顯示設備包括：施加從光源出射的光的照明光學系統；以及接收從照明光學系統施加的光照以形成投影圖像的圖像顯示器，所述投影光學系統包括：投影透鏡，其由多個透鏡組成；第一反射鏡；和凹面鏡形成的第二反射鏡，該投影光學系統被配置為將由該圖像顯示器形成的投影圖像投射到投影面上，其中通過該投影透鏡而入射在第一反射鏡上的投影光通量是呈現出發散的光通量，其中從第二反射鏡反射的投影光通過在從第一反射鏡反射之后被會聚一次，并且一經會聚，投影光束然后投射在該投影面上，并且其中投影透鏡的各透鏡當中最接近第一反射鏡的透鏡的表面是凸面。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：辰野響，
申請(專利權)人：株式會社理光，
類型：發明
國別省市：