专利名称：投影光学系统以及图像投影设备的制作方法
技术领域：
本发明的至少一个方面涉及至少一个投影光学系统和图像投影设备。
背景技术：
公开了涉及投影光学系统和图像投影设备中至少一种的传统技术。例如，日本专利申请公开NO. 2007-079524(专利文件I)公开了从缩小侧的一次图像平面到放大侧的二次图像平面进行放大和投影的投影光学系统，其特征在于该投影光学系统包括成像一次图像平面的中间图像的第一光学系统和具有从该中间图像形成二次图像平面的凹反射表面的第二光学系统，其中从一次图像平面的中心传播到二次图像平面的中心的光线与第一光学系统的光轴相交，接着该光线从该凹反射表面被反射，再次与光轴相交，并到达二次图像平面。 例如，日本专利申请NO. 2008-116688(专利文件2)公开了从缩小侧的一次图像平面到放大侧的二次图像平面进行放大和投影的投影光学系统，其特征在于该投影光学系统包括成像一次图像平面的中间图像的第一光学系统以及具有一个形成在中间图像的二次图像侧的凹反射表面的第二光学系统，该第一光学系统由负折射力的第一组、正折射力的第二组、中间光阑以及该光阑的中间图像侧的正折射力的第三组组成，其中组成第一光学系统和第二光学系统的每个表面被构造为以公共光轴为中心旋转对称的表面，其中从一次图像平面中心传播到二次图像平面中心的光线与光轴相交，接着从凹反射表面被反射，再次与光轴相交，并且到达二次图像平面，并且其中满足以下条件公式(1)0. 5 < Φ1/Φ2 < 3(2) I < AST/ASS < 5(3) |AST|/L12 < I并且对于由第一光学系统组成并具有正折射力的所有透镜满足以下条件公式(4)-3 < Krel(其中，Φ1 :第一光学系统的折射力Φ2 :第二光学系统的折射力
tools] Iast1:第一光学系统的子午线断面上的中间成像的位置Iass :第一光学系统的径向平面上的中间成像的位置L12 :第一光学系统和第二光学系统之间在光轴上的距离Krel :折射率的温度系数)。例如，例如专利申请公开NO. 2008-165187(专利文件3)公开了一种投影光学系统，该投影光学系统包括形成与物体共轭的第一图像的第一光学系统和投影与第一图像共轭的第二图像到要投影到其上的表面上的第二光学系统，其中第一光学系统和第二光学系统的至少一个包括相对物体可移动的至少一个光学元件，并且其中投影光学系统的特征在于相对于物体移动所述至少一个光学元件，由此改变投影光学系统的图像距离并且改变第二图像的尺寸。但是，即使对于关于投影光学系统或者图像投影设备的本领域技术人员，也不容易提供能够以更短距离投影更好的图像到要投影的表面上的更紧凑的投影光学系统，或者能够以更短距离投影更好的图像到要投影的表面上的更紧凑的图像投影设备。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种投影光学系统，包括第一光学系统和第二光学系统，该第一光学系统构造为形成与物体共轭的第一图像并具有光轴，该第二光学系统构造为投影与第一图像共轭的第二图像到要投影到其上的表面上，其中，该第一图像满足以下条件ImXTr ≤1. 70其中Im表不该第一图像在该第一光学系统的光轴方向上的长度,该Im通过该第一光学系统的焦距标准化，并且Tr表示该投影光学系统的投射比。根据本发明的另一方面，提供一种图像投影设备，包括构造为形成图像的图像形成部分以及投影光学系统，该投影光学系统构造为投影该图像到要投影到其上的表面上，其中该投影光学系统是根据本发明的一个方面的投影光学系统。
图1是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例以及根据本发明的图像投影设备的实例的图。图2是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例的第一光学系统和第二光学系统的图。图3是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例的投射比的图。图4是示出根据本发明的投影光学系统的实例的光学系统的整体长度和中间图像的长度的图。图5是示出根据本发明实施方式的实施例1中的图像投影设备的图像形成部分中的物点的位置的实例的图。图6是示出根据本发明的实施方式的实施例1中的投影光学系统以及图像投影设备的图。图7是不出根据本发明的实施例1中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图8是示出根据本发明的实施方式的实施例1中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图9是示出根据本发明的投影光学系统的实例的TV畸变的图。图10是示出根据本发明的实施方式的实施例1中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图11是示出根据本发明的实施方式的实施例2中的投影光学系统和图像投影设备的图。图12是示出根据本发明的实施方式的实施例2中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图13是示出根据本发明的实施方式的实施例2中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图14是示出根据本发明的实施方式的实施例2中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图15是示出根据本发明的实施方式的实施例3中的投影光学系统和图像投影设备的图。图16是不出根据本发明的实施方式的实施例3中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图17是示出根据本发明的实施方式的实施例3中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图18是示出根据本发明的实施方式的实施例3中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图19是示出根据本发明的实施方式的实施例4中的投影光学系统和图像投影设备的图。图20是示出根据本发明的实施方式的实施例4中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图21是示出根据本发明的实施方式的实施例4中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图22是示出根据本发明的实施方式的实施例4中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图23是示出根据本发明的实施方式的实施例5中的投影光学系统和图像投影设备的图。图24是不出根据本发明的实施方式的实施例5中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图25是示出根据本发明的实施方式的实施例5中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图26是示出根据本发明的实施方式的实施例5中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图27是示出根据本发明的实施方式的实施例6中的投影光学系统和图像投影设备的图。图28是不出根据本发明的实施方式的实施例6中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图29是示出根据本发明的实施方式的实施例6中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图30是示出根据本发明的实施方式的实施例6中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图31是示出根据本发明的实施方式的实施例7中的投影光学系统和图像投影设备的图。
图32是示出根据本发明的实施方式的实施例7中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图33是示出根据本发明的实施方式的实施例7中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图34是示出根据本发明的实施方式的实施例7中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图35是示出根据本发明的实施方式的实施例8中的投影光学系统和图像投影设备的图。图36是不出根据本发明的实施方式的实施例8中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图37是示出根据本发明的实施方式的实施例8中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图38是示出根据本发明的实施方式的实施例8中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图39是示出根据本发明的实施方式的实施例9中的投影光学系统和图像投影设备的图。图40是示出根据本发明的实施方式的实施例9中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图41是示出根据本发明的实施方式的实施例9中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图42是示出根据本发明的实施方式的实施例9中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图43是示出根据本发明的实施方式的实施例10中的投影光学系统和图像投影设备的图。图44是不出根据本发明的实施方式的实施例10中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图45是示出根据本发明的实施方式的实施例10中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图46是示出根据本发明的实施方式的实施例10中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图47是示出根据本发明的实施方式的实施例11中的投影光学系统和图像投影设备的图。图48是示出根据本发明的实施方式的实施例11中的投影光学系统的第一光学系统和第二光学系统的图。图49是示出根据本发明的实施方式的实施例11中的投影光学系统的要投影到其上的表面上的斑点的图。图50是示出根据本发明的实施方式的实施例11中的投影光学系统的TV畸变特性的图。图51是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例以及惯用技术的投影光学系统的实例的投射比和中间图像的标准化长度之间的关系的图。图52是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例以及惯用技术的投影光学系统的实例的投影系统的总长度和投射比之间的关系的图。图53是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例以及惯用技术的投影光学系统的实例的投影系统的总长度和ImXTr值之间的关系的图。
具体实施例方式接着，将参照附图介绍用于实施本发明的方式(本发明的实施方式)。本发明的第一实施方式是投影光学系统，包括形成与物体共轭的第一图像并且具有光轴的第一光学系统以及投影与第一图像共轭的第二图像到要投影到其上的表面上的第二光学系统，其中第一图像满足条件ImXTrS1. 70，其中Im表示第一图像在第一光学系统的光轴方向上的长度，其通过第一光学系统的焦距标准化(normalized)，并且Tr表示投影光学系统的投射比(throw ratio)。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一图像与物体共轭并且第二图像与第一图像共轭。从而，第二图像与物体共轭。第二图像可称为与物体共轭的图像，并且在这种情况中，第一图像可称为物体和图像(第二图像)之间的中间图像。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一图像和第二图像的每个可包括像差或者不包括像差。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，要投影到其上的表面是与第一图像共轭的第二图像投影到其上的一个表面。这里，要投影到其上的表面可为例如平面表面或者屏幕。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，投影包括进行放大和投影，进行相同放大率的投影，或者进行缩小和投影，并且优选是进行放大和投影。当投影是在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中进行放大和投影时，可提供能够放大和投影图像到要投影的表面上的投影光学系统。根据本发明的第一实施方式的投影光学系统包括形成与物体共轭的第一图像并且具有光轴的第一光学系统以及形成与第一图像共轭的第二图像到要投影的表面上的第二光学系统。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统的光路中，例如物体、第一光学系统、第一图像、第二光学系统以及第二图像可依次设置。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一光学系统是形成与物体共轭的第一图像并具有光轴的光学系统。这里，第一光学系统例如包括形成与物体共轭的第一图像并具有光轴的折射光学系统。折射光学系统是例如透镜系统。包含于透镜系统中的透镜的数目不特别限制。组成包括于透镜系统的透镜的表面的形状可为球面表面或者非球面表面。非球面表面可为旋转对称非球面表面。折射光学系统优选具有正光焦度(positivepower)。当折射光学系统具有正光焦度时，第一图像是实像。在根据本发明第一实施方式的投影光学系统中，第二光学系统是投影与第一图像共轭的第二图像到要投影到其上的表面上的光学系统。这里，第二光学系统例如包括投影和反射与第一图像共轭的第二图像到要投影到其上的表面上的反射光学系统。反射光学系统例如是反射镜系统。包括于反射镜系统中的反射镜的数目不特别限制。组成包括于反射镜系统的反射镜的表面的形状不特别限制。组成反射镜的表面的形状可为球面表面或者非球面表面。非球面表面可为旋转对称非球面表面或者自由形状表面。自由形状表面可为旋转非对称非球面表面。反射光学系统优选具有正光焦度。当反射光学系统具有正光焦度时，第二图像是实像。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一图像满足条件ImXTr (1. 70。·在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，Im表不第一图像在第一光学系统的光轴方向上的长度，其通过第一光学系统的焦距标准化(第一图像在第一光学系统的光轴的方向上的长度/第一光学系统的焦距)。第一图像在第一光学系统的光轴的方向上的长度是第一图像的图像点中，在第一光学系统的光轴方向上最靠近第一光学系统的图像点的位置和在第一光学系统的光轴的方向上最靠近第二光学系统的图像点的位置之间的距离，该第一图像的图像点通过来自物体的物点的经向(meridional)光线和径向(sagittal)光线提供。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，Tr表不投影光学系统的投射比。投射比是在水平方向上从要投影到其上的表面侧的第二光学系统的主点到要投影到其上的表面的距离与投影在要投影到其上的表面上的第二图像的尺寸的比。根据本发明的第一实施方式，可提供能够以更短的距离投影更好的图像到要投影到其上的表面上的更紧凑的投影光学系统，因为第一图像满足条件ImXTr (1. 70，其中Im表示第一图像在第一光学系统的光轴方向上的长度，其通过第一光学系统的焦显距标准化，Tr表示投影光学系统的投射比。例如，可提供具有更加减少的整体长度的投影光学系统。投影光学系统的整体长度是相对于最靠近包括于投影光学系统中的第一光学系统的光轴的光束的主要光线，在第一光学系统的光轴方向上从物体的物点到第二光学系统的最后端的距离。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一图像优选满足ImXTr (1. 50。当在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中第一图像满足条件ImXTr (1. 50时，可提供更紧凑的投影光学系统。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一图像优选满足条件O. 50 ^ ImXTr。当在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中第一图像满足条件O. 50 ( ImXTr时，可提供能够投影更好的图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，投影光学系统优选满足条件Tr ( O. 7。当在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中满足条件Tr ( O. 7时，可提供能够以较短距离投影图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一光学系统优选包括非球面表面。当在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一光学系统包括非球面表面时，可提供能够投影更好的图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统。
在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一光学系统的佩兹伐曲率优选小于或者等于-O. 010mm1。当在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第一光学系统的佩兹伐曲率小于或者等于-O. OlOmm 1时，可提供能够投影更好的图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统。第一光学系统的佩兹伐曲率更优选地小于或者等于-O. 012mm1。当第一光学系统的佩兹伐曲率小于或者等于-O. 012mm 1时，可提供能够投影更好的图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统。第一光学系统的佩兹伐曲率优选大于或者等于-O. 037mm1。当第一光学系统的佩兹伐曲率优选大于或者等于-O. 037mm 1时，可提供能够投影更好的图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统。在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第二光学系统优选包括具有自由形状表面形状的反射表面。当在根据本发明的第一实施方式的投影光学系统中，第二光学系统包括具有自由形状表面形状的反射表面时，可提供能够投影更好的图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统。本发明的第二实施方式是图像投影设备，其包括形成图像的图像形成部分以及投影图像到要投影到其上的表面上的投影光学系统，其中该投影光学系统是根据本发明的第一实施方式的投影光学系统。在根据本发明的第二实施方式的图像投影设备中，形成图像的图像形成部分不特别限制。这里，图像形成部分可例如是显示装置(光阀)，诸如透射型或者反射型点阵液晶或者数字微镜装置(DMD)。在根据本发明的第二实施方式的图像投影设备中，图像不特别限制。这里，图像可为例如显示在如上所介绍的显示装置上的图像。在根据本发明的第二实施方式的图像投影设备中，要投影到其上的表面不特别限制。这里，要投影到其上的表面可为例如平面表面或者屏幕。在根据本发明的第二实施方式的图像投影设备中，投影包括进行放大和投影，以相同放大率进行投影，或者进行缩小和投影，并且优选是进行放大和投影。当在根据本发明的第二实施方式的图像投影设备中，投影是进行放大和投影时，可提供能够放大和投影图像到要投影到其上的表面上的图像投影设备。根据本发明的第二实施方式，可提供能够以更短的距离投影更好的图像到要投影到其上的表面上的更紧凑图像投影设备，这是因为投影光学系统是根据本发明的第一实施方式的投影光学系统。图1是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例以及根据本发明的实施方式的图像投影设备实例的图。图2是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例的第一光学系统和第二光学系统的图。如图1中所示的图像投影设备的投影仪具有图1和图2中所示的投影光学系统。在图1中所示的投影仪中，根据调制信号形成图像的图像形成部分I被来自光源的照明光照亮从而在图像形成部分I上形成图像。图1和图2中所示的投影光学系统是将形成在图像形成部分I上的图像投影到屏幕4上的投影光学系统。图1和图2中所示的投影光学系统自图像形成部分I侧具有第一光学系统2和第二光学系统3。第一光学系统2是具有正光焦度并具有折射光学系统的共轴光学系统。第二光学系统3是包括具有正光焦度的反射表面的光学系统。来自形成于图像形成部分I上的图像的多个光束通常被聚焦以形成第一光学系统2和第二光学系统3之间的中间图像。形成在图像形成部分I上的图像成像为第一光学系统2和第二光学系统3之间的光路上的中间图像，并且通过放大中间图像获得的图像投影并且成像到屏幕4上。投影光学系统将形成在图像形成部分I上的图像(用于大屏幕的图像)完全放大和投影到屏幕4上。对于图1和图2所示的投影光学系统的构造，可缩小投影光学系统的距离(从第二光学系统3在屏幕4侧的主点到屏幕4的距离)。结果，即使在相对较小的会议室等中，也可使用投影仪。另外，图1和图2中坐标系统的X、Y和Z分别是屏幕4的纵轴方向、屏幕4的横轴方向以及屏幕4的法线方向或者第一光学系统2的光轴的方向。如果投影光学系统的投影距离增加，要投影的图像可能被站在投影仪和用于演示的屏幕4之间的演示者等阻挡，或者站在投影仪和用于演示的屏幕4之间的演示者的阴影等可能被投影到屏幕4上。投射比用作表示投影仪中的投影光学系统的投影距离和投影光学系统的放大因素的参数。投射比是水平方向上的投影在屏幕上的图像的尺寸(投影在屏幕上的图像的宽度)和投影光学系统的投影距离的比。在图1和图2中所示的投影光学系统中，投射比是第二光学系统3在屏幕4侧处的主点到屏幕4的距离与投影在屏幕4上的图像在X方向上的尺寸的比。图3是示出根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例的投射比的图。如图3中所示，如果包含于投影仪中的投影光学系统的投影距离较大，站在投影仪和用于演示的屏幕之间的演示者等可能阻挡要投影的光或者站在投影仪和用于演示的屏幕之间的演示者的阴影等可能投影到屏幕上。包含于投影仪中的投影光学系统的投影距离减小以减少演示者阻挡要投影的光的问题。如图3中所示，当包含于投影仪中的投影光学系统的投影距离小于从演示者的身体中心到演示者的指尖的距离A时，可减少演示者阻挡要投影的光的问题。例如，当从演示者的身体中心到演示者的指尖的距离A是900mm并且长宽比是16 10的60英寸的图像被投影光学系统投影时，投影光学系统的投射比是900mm/(60英寸X 25. 4mm/英寸X 16/(162+102)) O. 7。因此，包含于投影仪中的投影光学系统的投射比优选小于或者等于O. 7以减轻演示者阻挡要投射的光的问题。在图1和图2中所示的投影光学系统中，定义中间图像在Z方向上的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im。中间图像在Z方向上的长度是来自图像形成部分I上形成的图像的每个光束的经向光线和径向光线的中间图像的图像点中，在Z方向上最靠近第一光学系统2的图像点的位置和在Z方向上最靠近第二光学系统3的图像点的位置之间的距离。当包括于投影仪中的投影光学系统的投射比减小时，中间图像在Z方向上的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im趋于增加。图4是示出对于根据本发明的实施方式的投影光学系统的实例，光学系统的整体长度和中间图像的长度。在图4中所示的投影光学系统中，形成具有由图4中的虚线表示的YZ平面中的横截面的中间图像5。在图4中所示的投影光学系统中，投影光学系统的整体长度是相对于最靠近包括于投影光学系统中的第一光学系统2的光轴的光束的主要光线，在第一光学系统2的光轴的方向上从物体的物点到第二光学系统3的最后端的距离。如图4中所示，当中间图像在Z方向的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im增加时，从第一光学系统2的最后端到第二光学系统3的最后端的距离趋于增加，并且因此，投影光学系统的整体长度以及投影仪的尺寸也趋于增加。在图1和图2中所不的投影光学系统中，中间图像 两足条件ImXTr <1. 70。当中间图像满足条件ImXTr (1. 70时，中间图像在Z方向的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im和投影光学系统的投射比之间的平衡更好，并且因此，可提供能够以较短距离投射图像到屏幕4上的更加紧凑的投影光学系统，或者能够以较短距离投影图像 到屏幕4上的更加紧凑的图像投射设备。进而，可以较短距离投影图像到屏幕4上，并且因此，可提供减轻演示者阻挡要投影的光的问题的更加紧凑的投影光学系统，并且减轻演示者阻挡要投影的光的问题的更加紧凑的图像投影设备。当包括于投影仪中的投影光学系统的投射比Tr减小时，要投影到屏幕4上的光线的入射角趋于增加。当要投影到屏幕4上的光线的入射角增加时，投影光学系统的像散像差(astigmatic aberration)趋于增加。当自第一光学系统2的光轴在屏幕4的横轴方向上的距离增加(在+Y方向上的增加)时，入射到屏幕4上的光线的入射角增加。例如，当包括于投影仪中的投影光学系统的投影距离减小时，入射在屏幕上的光线的入射角趋于增加，并且当自第一光学系统2的光轴的距离在+Y方向上增加时，入射在屏幕4上的光线的入射角的增加趋于更加明显并且投影光学系统的像散像差趋于增加。接着，在图1和图2所示的投影光学系统中，当投影光学系统的例如像散像差的像差减小的同时，中间图像在Z方向的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im增加并且包括于投影仪中的投影光学系统的投射比Tr减小，并且更好的图像投影到屏幕4上。如图1、图2和图4中所示，当自第一光学系统2的光轴在屏幕4的横轴的方向上的距离增加(在+Y方向上的增加)时，对应于要投影到屏幕4上的光束的中间图像的图像点趋于接近第一光学系统2。当中间图像形成在更靠近于第一光学系统2的位置处时，对应于第二光学系统3中的中间图像的光束的横截面积趋于增加。因此，通过适当的调整组成第二光学系统3的反射表面的形状等，可更好地校正对应于中间图像的光束的像差。因此，在图1和图2中所示的投影光学系统中，当中间图像在Z方向的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im增加并且包括于投影仪中的投影光学系统的投射比减小时，可投影更好的图像到屏幕4上。因此，在包括第一光学系统2和第二光学系统3的投影仪中，中间图像满足条件ImXTr (1. 70，第一光学系统2形成共轭于形成在图像形成部分I上的图像的中间图像并且具有光轴，第二光学系统3投影共轭于中间图像的图像到屏幕4上，由此可提供能够以更短距离投影更好的图像到屏幕4上的更加紧凑的投影光学系统，或者能够以更矩距离投影更好的图像到屏幕4上的更加紧凑的图像投影设备。在图1和图2中所示的投影光学系统中，中间图像还满足条件ImXTr (1. 50。当中间图像满足条件ImXTr (1. 50时,可进一步减小中间图像在Z方向的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im，并且因此可提供更加紧凑的投影光学系统或者更加紧凑的图像投影设备。
在图1和图2中所示的投影光学系统中，中间图像还满足条件O. 50 ( ImXTr0当中间图像满足条件O. 50 ^ ImXTr时，可进一步增加中间图像在Z方向的长度除以第一光学系统2的焦距的值Im，并且因此可通过调整组成第二光学系统3的反射表面的形状等，更好地校正对应于中间图像的光束的像差。结果，可提供能够投影更好的图像到屏幕4上的投影光学系统，或者能够投影更好的图像到屏幕4上的图像投影设备。在图1和图2中所示的投影光学系统中，第一光学系统2具有包括非球面表面的折射光学系统。当第一光学系统2具有包括非球面表面的折射光学系统时，可增加第一光学系统2的设计自由度并且可容易地进行投影光学系统的像差校正。结果，可提供能够投射更好的图像到屏幕4上的投影光学系统或者能够投影更好的图像到屏幕4上的图像投影设备。在图1和图2中所示的投影光学系统中，第二光学系统3包括具有自由形状表面形状的反射表面。由于第二光学系统3包括具有自由形状表面形状的反射表面,可对于对应于中间图像的像点的每个光束调整反射表面的表面形状，并且可对于对应于中间图像的 像点的每个光束进行像差校正。结果，可提供能够投影更好的图像到屏幕4上的投影光学系统或者能够投影更好的图像到屏幕4上的图像投影设备。在图1和图2中所示的投影光学系统中，第一光学系统2的佩兹伐曲率小于或者等于-O. OlOmm、当第一光学系统2的佩兹伐曲率小于或者等于-O. OlOmm 1时，可将由第一光学系统2成像的中间图像的图像平面向第一光学系统2侧弯曲，并且增加由第一光学系统2成像的中间图像的场曲。结果，可增加对应于第二光学系统3中的中间图像的像点的光束的横截面。从而，因第二光学系统3而可以更加有效地校正对应于中间图像的像点的光束的像差。结果，可提供能够投影更好的图像到屏幕4上的投影光学系统。因此，可提供能够投影更好的图像到屏幕4上的图像投影设备。(实施例)在根据本发明的每个实施例中，要投影到屏幕上的图像的尺寸、长宽比和放大倍数分别为O. 64英寸、16 10和94。这里，放大倍数是投影到屏幕上的图像的尺寸与形成在图像形成部分上的图像尺寸的近似比。进而，实施例1_7、10和11是F2. 5的投影光学系统的实例，同时实施例8和9是F4的投影光学系统的实例。(实施例1)表I是实施例1中的投影光学系统的数据。表I
表面序号表面形状曲率半径表面距离折射率棘转变倾斜
权利要求
1.一种投影光学系统，包括第一光学系统，该第一光学系统被构造为形成与物体共轭的第一图像并且具有光轴； 第二光学系统，该第二光学系统被构造为投影与所述第一图像共轭的第二图像到要投影到其上的表面上，其中该第一图像满足以下条件ImXTr (1. 70 其中Im表示所述第一图像在所述第一光学系统的光轴方向上的长度，所述Im被所述第一光学系统的焦距标准化；并且Tr表示所述投影光学系统的投射比。
2.如权利要求1所述的投影光学系统，其中所述第一图像满足以下条件ImXTr (1. 50。
3.如权利要求1所述的投影光学系统，其中所述第一图像满足以下条件O. 50 ^ ImXTr。
4.如权利要求1所述的投影光学系统，其中所述投影光学系统满足以下条件Tr ( O. 7。
5.如权利要求1所述的投影光学系统，其中所述第一光学系统的佩兹伐曲率为-O. OlOmnT1或者更小。
6.如权利要求1所述的投影光学系统，其中所述第二光学系统包括具有自由形状表面形状的反射表面。
7.一种图像投影设备，包括图像形成部分，该图像形成部分被构造为形成图像；以及投影光学系统，该投影光学系统被构造为投影所述图像到要投影到其上的表面上，其中所述投影光学系统是如权利要求1所述的投影光学系统。
全文摘要
公开了一种投影光学系统，其包括第一光学系统和第二光学系统，该第一光学系统构造为形成与物体共轭的第一图像并具有光轴，该第二光学系统构造为投影与第一图像共轭的第二图像到要投影到其上的表面上，其中，该第一图像满足以下条件Im×Tr≤1.70其中Im表示该第一图像在该第一光学系统的光轴方向上的长度，该Im被该第一光学系统的焦距标准化，并且Tr表示该投影光学系统的投射比。
文档编号G02B27/18GK102998782SQ20121044843
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月12日 优先权日2011年9月15日
发明者高桥达也, 藤田和弘, 安部一成 申请人:株式会社理光