投影光學(xué)系統(tǒng)與圖像投影裝置制造方法及圖紙

一種投影光學(xué)系統(tǒng)，包括：配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第一透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第二透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有負(fù)折光力的第三透鏡組；配置為包括至少一個(gè)具有非球面表面或自由曲面的透鏡的第四透鏡組；以及，凹面鏡。其中，第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組以及凹面鏡依次布置，且投影光學(xué)系統(tǒng)為非遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。

Projection optical system and image projection apparatus

Includes a projection optical system, configured to include at least one lens and a first lens group having positive refractive power; configured to include at least one lens and a second lens group having positive refractive power; configuration for the third lens group includes at least one lens having a negative refractive power; a fourth lens group configuration including at least one with aspheric surface or freeform lens; and a concave mirror. Wherein, the first lens group, the second lens group, the third lens group, the fourth lens group and the concave mirror are arranged in turn, and the projection optical system is a non telecentric optical system.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
投影光學(xué)系統(tǒng)與圖像投影裝置
本專利技術(shù)的一方面涉及投影光學(xué)系統(tǒng)和圖像投影裝置中的至少一個(gè)。
技術(shù)介紹
相較于傳統(tǒng)裝置，能夠放置在距屏幕更近的位置上的圖像投影裝置是已知的。這種圖像投影裝置被稱為近距離投影儀。近距離投影儀能夠避免入射的投影光在站在屏幕附近的發(fā)言人(例如報(bào)告人或演講者)的眼睛上產(chǎn)生閃耀，該屏幕為投射圖像的投影表面。此外，近距離投影儀能夠投射放大的圖像，而不用將投影儀設(shè)置在聆聽(tīng)發(fā)言人發(fā)言的聽(tīng)眾附近，從而使用時(shí)來(lái)自這種圖像投影裝置的排氣或噪音不會(huì)影響到聽(tīng)眾。近距離投影儀所包含的投影光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置為，傳統(tǒng)(共軸或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱)投影光學(xué)系統(tǒng)的視角被增大以縮短其距屏幕的距離，使用曲面鏡以能夠在近距離上投射放大的圖像，等等。在傳統(tǒng)投影光學(xué)系統(tǒng)視角被增大的情況下，需增大靠近屏幕一側(cè)上的透鏡的外直徑，從而增大了這種投影儀的整體尺寸。另一方面，使用曲面鏡，則能夠獲得緊湊的投影儀，且在近距離上實(shí)現(xiàn)投影。例如，日本專利No.4329863、日本專利申請(qǐng)No.2007-079524、日本專利申請(qǐng)No.2009-251457、日本專利申請(qǐng)No.2010-085973中描述的投影光學(xué)系統(tǒng)，已知其使用曲面鏡。日本專利No.4329863、日本專利申請(qǐng)No.2007-079524、日本專利申請(qǐng)No.2009-251457、日本專利申請(qǐng)No.2010-085973的任一篇中都描述了折射光學(xué)系統(tǒng)與凹面鏡組合的投影光學(xué)系統(tǒng)。日本專利申請(qǐng)No.2009-251457和日本專利申請(qǐng)No.2010-085973中的投影光學(xué)系統(tǒng)為相對(duì)圖像顯示元件的遠(yuǎn)心投影光學(xué)系統(tǒng)。日本專利申請(qǐng)No.2009-251457和日本專利申請(qǐng)No.2010-085973中的投影光學(xué)系統(tǒng)為，孔徑光闌設(shè)置在折射光學(xué)系統(tǒng)在其光軸方向上的中心附近。在這種遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)中，從圖像顯示元件射向投影光學(xué)系統(tǒng)的所有主光線都垂直于圖像顯示元件。因此，在組成遠(yuǎn)心投影光學(xué)系統(tǒng)的透鏡中，靠近圖像顯示元件的透鏡的直徑(透鏡直徑)需增大。然而，遠(yuǎn)心投影光學(xué)系統(tǒng)可為，光束全部聚焦在遠(yuǎn)離圖像顯示元件的位置上，因而能夠減小設(shè)置在凹面鏡附近的透鏡的透鏡直徑。另一方面，日本專利No.4329863和日本專利申請(qǐng)No.2007-079524中的投影光學(xué)系統(tǒng)為相對(duì)圖像顯示元件的非遠(yuǎn)心投影光學(xué)系統(tǒng)。日本專利申請(qǐng)No.2009-251457和日本專利申請(qǐng)No.2010-085973中的投影光學(xué)系統(tǒng)為，孔徑光闌設(shè)置在比折射光學(xué)系統(tǒng)在其光軸方向上的中心附近更靠近圖像顯示元件一側(cè)的位置上。這種非遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)為，從圖像顯示元件射向投影光學(xué)系統(tǒng)的光束全部聚焦在圖像顯示元件附近的位置上。因此，全部離開(kāi)圖像顯示元件的光束自然地傳播，因而，在凹面鏡附近位置上的透鏡的直徑需增大。因此，在非遠(yuǎn)心投影光學(xué)系統(tǒng)中，設(shè)置在最接近圖像顯示元件位置上的透鏡的透鏡直徑與設(shè)置在最接近凹面鏡位置上的透鏡的透鏡直徑之間的差會(huì)更大。距屏幕(作為投影表面)的“投影距離”除以投射在屏幕上的圖像的“橫向?qū)挾取钡闹当环Q為“投射比”。日本專利No.4329863中的投影光學(xué)系統(tǒng)為，其投射比小于“0.5”，射向投影圖像的頂部的光束的“光束聚焦的必需程度”與射向投影圖像的底部的光束的“光束聚焦的必需程度”之間的差較小。因而，能夠相對(duì)容易地校正畸變像差或場(chǎng)曲。然而，在投射比小于“0.35”的投影光學(xué)系統(tǒng)中，折射光學(xué)系統(tǒng)和凹面鏡有必要將射向投影圖像頂部的光束和射向投影圖像底部的光束隔開(kāi)，并進(jìn)行不同的控制(控制光線的聚焦程度或方向)。因而，靠近凹面鏡的透鏡的透鏡直徑和凹面鏡的尺寸將進(jìn)一步增大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，提供了一種投影光學(xué)系統(tǒng)，包括：配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第一透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第二透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有負(fù)折光力的第三透鏡組；配置為包括至少一個(gè)具有非球面表面或自由曲面的透鏡的第四透鏡組；以及，凹面鏡。其中，第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組以及凹面鏡依次布置，且投影光學(xué)系統(tǒng)為非遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供了一種圖像投影裝置，包括配置為顯示圖像的圖像顯示元件以及如上所述的投影光學(xué)系統(tǒng)。附圖說(shuō)明圖1是從一個(gè)方向觀察的、能夠應(yīng)用根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部分的側(cè)視圖。圖2是示出相對(duì)圖像顯示元件的遠(yuǎn)心投影光學(xué)系統(tǒng)的示例的一部分的光學(xué)設(shè)計(jì)圖。圖3是示出相對(duì)圖像顯示元件的非遠(yuǎn)心投影光學(xué)系統(tǒng)的示例的一部分的光學(xué)設(shè)計(jì)圖。圖4是示出組成根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的透鏡組的示例的光學(xué)設(shè)計(jì)圖。圖5是示出被上述投影光學(xué)系統(tǒng)折疊的主光線的角度的圖。圖6是示出根據(jù)本專利技術(shù)另一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)圖。圖7是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)踐示例的光路圖。圖8是上述投影光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)踐示例的具體光學(xué)設(shè)計(jì)圖。圖9是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)踐示例的光路圖。圖10是上述投影光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)踐示例的具體光學(xué)設(shè)計(jì)圖。圖11是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的又一實(shí)踐示例的光路圖。圖12是上述投影光學(xué)系統(tǒng)的又一實(shí)踐示例的具體光學(xué)設(shè)計(jì)圖。圖13是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的又一實(shí)踐示例的光路圖。圖14是上述投影光學(xué)系統(tǒng)的又一實(shí)踐示例的具體光學(xué)設(shè)計(jì)圖。具體實(shí)施方式下文將描述根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)。首先，描述能夠應(yīng)用根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的示例。圖1是從一個(gè)方向觀察的、作為圖像投影裝置的投影儀100的主要部分的側(cè)視圖。投影儀100采用反射型圖像顯示元件用于圖像顯示元件。這里，能夠應(yīng)用于根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示元件并不限于反射型圖像顯示元件，例如還可以為液晶面板。圖1中的投影儀100被配置為，使用從作為光源的燈具1發(fā)射的光，通過(guò)照明光學(xué)系統(tǒng)，照明反射型圖像顯示元件DMD7。照射DMD7的光被DMD7中的微鏡反射。通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)8將該反射光放大且將其投射在作為投影表面的屏幕20上。該投影光學(xué)系統(tǒng)8相應(yīng)于根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)。圖1中的投影光學(xué)系統(tǒng)8被配置為具有折射光學(xué)系統(tǒng)和面鏡光學(xué)系統(tǒng)，所述折射光學(xué)系統(tǒng)包括由多個(gè)透鏡組成的透鏡組，所述面鏡光學(xué)系統(tǒng)包括面鏡(未示出)，該面鏡用于將由DMD7反射、并穿過(guò)折射光學(xué)系統(tǒng)的光反射至屏幕20。這里，圖1中未示出用于支持透鏡組的透鏡或面鏡鏡筒。投影儀100所包含的照明光學(xué)系統(tǒng)由燈具1至曲面鏡6組成。通過(guò)反射器2，燈具1發(fā)射的光聚集在積分棒(integrator)3的入口處。積分棒3為將四個(gè)面鏡組合為隧道狀的光管。入射在積分棒3上的光被積分棒3中的鏡面多次反射，從而在積分棒3的出口提供光量均勻且規(guī)則的光。已穿過(guò)積分棒3的光穿過(guò)用于照明DMD的透鏡4，所述光被折光鏡5反射至圖1中傾斜或右下方向，然后被引導(dǎo)至曲面鏡6。由曲面鏡6所反射的光照射DMD7。如上所述，當(dāng)積分棒3的出口被認(rèn)為是“具有均勻光量且規(guī)則的面光源”時(shí)，DMD7的有效成像區(qū)域被面光源生成的光照明。照明DMD7的有效成像區(qū)域的光由設(shè)置在DMD7表面上的微鏡反射，且入射在投影光學(xué)系統(tǒng)上。從投影光學(xué)系統(tǒng)8輸出的光投射在屏幕20上，從而放大的圖像顯示在屏幕20上。由于上述照明光學(xué)系統(tǒng)提供了均勻的照明分布，故DMD7被規(guī)則本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種投影光學(xué)系統(tǒng)，包括：配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第一透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第二透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有負(fù)折光力的第三透鏡組；配置為包括至少一個(gè)具有非球面表面或自由曲面的透鏡的第四透鏡組；以及凹面鏡；其中第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組以及凹面鏡從圖像顯示元件一側(cè)到圖像側(cè)依次布置，且投影光學(xué)系統(tǒng)為非遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。

【技術(shù)特征摘要】
2012.11.26 JP 2012-2580521.一種投影光學(xué)系統(tǒng)，包括：配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第一透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有正折光力的第二透鏡組；配置為包括至少一個(gè)透鏡且具有負(fù)折光力的第三透鏡組；配置為包括至少一個(gè)具有非球面表面或自由曲面的透鏡的第四透鏡組；以及凹面鏡；其中第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組以及凹面鏡從圖像顯示元件一側(cè)到圖像側(cè)依次布置，且投影光學(xué)系統(tǒng)為非遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中第一透鏡組所包括的最靠近第二透鏡組的透鏡具有面對(duì)第二透鏡組的凸形表面。3.如權(quán)利要求1或2所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括孔徑光闌，其中該孔徑光闌設(shè)置在第一透鏡組的與第二透鏡組相反的一側(cè)，或者設(shè)置在第一透...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：辰野響，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社理光，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本,JP