專利名稱：投射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把由光調(diào)制元件形成的圖像等投射圖像投影到顯示屏或 墻壁等上的投射裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，作為把個人電腦的圖像或視頻影像的圖像投影到顯示屏上的投 射裝置，常常使用視頻投影儀。作為投射裝置的視頻投影儀具有高亮度的光源、把來自光源的白色光 依次變換為紅色光、綠色光、藍色光的色輪(力，一示^一》)、以及將透過色輪的紅色光、綠色光、藍色光照射到DMD等光調(diào)制元件上的光源 一側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，通過投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡，把由光調(diào)制元件形成的圖 像光投射到顯示屏等上。這樣的投射裝置的投射光學(xué)系統(tǒng)或組入相機等中的攝像光學(xué)系統(tǒng)等 透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸為了減少透鏡引起的像面彎曲或其他像差， 一般與光 調(diào)制元件或光電變換光敏元件等的圖像面垂直，通常，與光調(diào)制元件或光 敏元件的圖像面中央法線一致，例如在光敏元件中，特別是如專利文獻1 所示，提出能調(diào)整光敏元件的安裝角度，以透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸相對于受 光面的中央變?yōu)榇怪钡姆绞秸{(diào)整光敏元件而固定的封裝。本發(fā)明提供使透鏡設(shè)計變得容易，并且能把變形小的、漂亮的圖像投 影的投射裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的理想的形態(tài)之一是一種投射裝置，是投射透鏡的光軸，和與 投影到顯示屏上的圖像相對應(yīng)、形成矩形的投射圖像的光調(diào)制元件的圖像 面中心不一致的投射光學(xué)系統(tǒng)，以所述投射透鏡的光軸和所述光調(diào)制元件 的圖像面的中央法線交叉的方式傾斜配置所述光調(diào)制元件。


圖1是表示本發(fā)明的投射裝置的一個例子的圖。圖2是表示本發(fā)明的投射裝置的內(nèi)部構(gòu)造的圖。圖3是表示本發(fā)明的投射裝置的光學(xué)系統(tǒng)的圖。圖4是模式地表示本發(fā)明的投射裝置的要部的圖。圖5是模式地表示本發(fā)明的投射裝置的要部的其他例子的圖。
具體實施方式
本發(fā)明的投射裝置，在投射透鏡的光軸和形成與投射到顯示屏上的圖 像相對應(yīng)的投射圖像的光調(diào)制元件的圖像面中心不一致的投射光學(xué)系統(tǒng) 中，使形成與投射到顯示屏上的圖像相對應(yīng)的投射圖像的光調(diào)制元件的圖 像面為矩形，成為矩形的圖像面的中央與投射透鏡的光軸的距離為圖像面 的短邊的1/4以上的距離，成為光調(diào)制元件的圖像面的長邊的兩端的2個 角在相對于投射透鏡的光軸垂直的平面上，配置在離光軸等距離的位置， 由此，以投射透鏡的光軸和光調(diào)制元件的圖像面的中央法線交叉的方式傾 斜配置光調(diào)制元件。而且，以該光調(diào)制元件的圖像面的投射透鏡的光軸位置和離該光軸最 遠的圖像面的位置即成為長邊的兩端的2個角這3點位于投射透鏡的佩茲 伐(^:y、乂A—/h佩茲伐)面的方式，確定傾斜角。另外，有時也使光調(diào)制元件相對于投射透鏡的光軸的角度為可變，并 設(shè)置角度調(diào)整部，所述角度調(diào)整部通過投射透鏡的變焦調(diào)整或聚焦調(diào)整， 變化佩茲伐(^:y、7A—》)曲線時，與該佩茲伐曲線的曲面變化相配合 地(合^甘T)，變更光調(diào)制元件的角度。作為本發(fā)明的投射裝置的投影儀是內(nèi)置作為投影儀控制部80的 CPU801、 ROM802、 RAM803，如圖1所示，在長方體的殼體的前面具有 投影口 13，所述投影口 13備有透鏡蓋11，在殼體的上面具有電源鍵21 或自動圖像質(zhì)量調(diào)整鍵23、手動圖像質(zhì)量調(diào)整鍵25、電源燈指示器31、 光源燈指示器33、過熱指示器35等鍵和指示器燈，在不圖示的背面具有 電源連接器或與個人電腦連接的USB端子、用于輸入圖像信號的視頻端子或小型D-子端子等各種信號輸入端子的投影儀10。而且，在上面的開關(guān)蓋27的內(nèi)部具有進行圖像質(zhì)量或圖像的微調(diào)和 投影儀10的各種動作設(shè)定的子鍵，在殼體的側(cè)面具有冷卻扇的吸排氣口29。此外，在該投影儀10的內(nèi)部，如圖2所示，具有內(nèi)置超高壓水銀燈 等的光源裝置41、色輪43、作為光源一側(cè)光學(xué)系統(tǒng)的導(dǎo)光棒45、多個照 明透鏡46和一個反射鏡47。另外，在該投影儀10中，內(nèi)置電路板37，該電路板37備有根據(jù)圖 像信號對光源裝置41的點燈或光調(diào)制元件51進行控制的投影儀控制部 80、以及對光源裝置4K冷卻扇39供給電力的電源電路。而且，色輪43是把扇形的紅色濾色器、綠色濾色器、藍色濾色器配 置為圓周狀的圓板，通過輪電機44使其旋轉(zhuǎn)，使來自光源裝置41的光透 過配置為圓周狀的各濾色器，從光源裝置41射出的白色光依次變?yōu)榧t色 光、綠色光、藍色光的三原色光。此外，導(dǎo)光棒45把透過色輪43的光的強度分布均一化，并入射到光 源一側(cè)光學(xué)系統(tǒng)的照明透鏡46，該照明透鏡46把透過導(dǎo)光棒45的光聚光 到光調(diào)制元件51。然后，反射鏡47在光調(diào)制元件51的鏡單元向一個方向傾斜時，以來 自光調(diào)制元件51的反射光向著光調(diào)制元件51的正面方向的方式，從斜方 向把透過透鏡46的光照射到光調(diào)制元件51。另外，該反射鏡47，是以從向光調(diào)制元件51的正面方向反射的ON (才y)狀態(tài)光線、反射鏡單元向其他方向傾斜時從光調(diào)制元件51反射 的OFF (才7)狀態(tài)光線這兩光束軸的角度差極力變大的方向，對光調(diào)制 元件51照射該反射鏡47的反射光的器件。而且，該光調(diào)制元件51，是以縱橫十幾毫米的矩形的DMD (微型反 射鏡器件)，50萬 一百幾十萬個反射鏡單元配置為格子狀而形成矩形的 圖像面52，各反射鏡單元以從平面位置向一方和另一方傾斜十度 十幾度 的角度的方式而設(shè)置。另外，在光調(diào)制元件51的前面設(shè)置保護光調(diào)制元件51的封罩玻璃53 或把由照明一側(cè)光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡47反射的光作為平行光束而對光調(diào)制元件51入射的聚光透鏡55。此外，由光調(diào)制元件51向正面方向反射的ON狀態(tài)光線形成與投射 到顯示屏上的圖像對應(yīng)的、作為投射圖像的光像，如圖3所示，透過聚光 透鏡55，向配置在光調(diào)制元件51和聚光透鏡55的前方的作為投射光學(xué)系 統(tǒng)的投射透鏡60入射。該投射透鏡60為基于固定透鏡組61和第一可動透鏡組63和第二可 動透鏡組65的可變焦點型透鏡，向顯示屏的投影圖像的縮放倍率的調(diào)整 和調(diào)焦變?yōu)榭赡?。另外，投射透鏡60的光軸69與聚光透鏡55的光軸69—致，將光調(diào) 制元件51的圖像面52的上端作為投射透鏡60的光軸69的位置，而把光 調(diào)制元件51從光軸69向下方錯開而配置，從而成為使由光調(diào)制元件51 反射的ON狀態(tài)光線向投射透鏡60的光軸69方向以及比光軸69更靠上 方射出的偏移光學(xué)系統(tǒng)。而且，如圖4所示，以使形成與投射到顯示屏上的圖像對應(yīng)的投射圖 像的光調(diào)制元件51的圖像面52的上端和下端與基于投射透鏡60和聚光 透鏡55的透鏡組的佩茲伐面67 —致的方式，使光調(diào)制元件51傾斜。艮口，在使光調(diào)制元件51傾斜時，使作為光調(diào)制元件51的長邊的圖像 面52的上端緣的中央與投射透鏡60的光軸69的位置一致，使最遠離光 軸69的下端緣的兩端位于與光軸69垂直的平面上，從而使光調(diào)制元件51 的圖像面中央法線和光軸69交叉，并與投射透鏡60的透鏡組的像面彎曲 相配合(合b世T)地，使光調(diào)制元件51傾斜。通過這樣，以使形成與投射到顯示屏上的圖像相對應(yīng)的投射圖像的光 調(diào)制元件51的圖像面52的上端中央與光軸69的位置一致，使圖像面52 的下端緣的兩端位于垂直于光軸69的平面上，且使下端緣的兩端離光軸 69等距離的方式，使光調(diào)制元件51傾斜，從而由光調(diào)制元件51的圖像面 52的圖像面反射的光，通過投射透鏡60，向包括光軸69的方向且比光軸 69更靠上方，射出很多的光。這樣，通過使光調(diào)制元件51傾斜，使圖像面52的中央法線與光軸69 交叉，能使光調(diào)制元件51的圖像面52接近由投射透鏡60的像面彎曲引 起的彎曲面。在該投影儀10中，使光調(diào)制元件51的圖像面52上的投射透鏡60的光軸位置、和該光軸69的位置的相對于圖像面52中央的對稱 位置這2點，或者圖像面52的光軸69的位置和圖像面52的離光軸69最 遠的2個角落部這3點，以與通過聚光透鏡55而在聚光透鏡55的后方形 成的投射透鏡60的佩茲伐面67相配合地傾斜。這樣，由于使光調(diào)制元件51的圖像面52的上端中央與光軸69位置 一致，使該上端中央和下端中央這2點、或上端中央和下端兩端部這3點 與投射透鏡60的佩茲伐面67相一致，所以能減小光調(diào)制元件51的圖像 面52和投射透鏡60的圖像面即佩茲伐面67的最大誤差，能實質(zhì)地減小 彎曲像差的量。因此，在設(shè)計制作投射透鏡60時，即使不嚴密地求出對像面彎曲接 近于平面的透鏡進行組合的條件而組合滿足該條件的透鏡，也能夠通過光 調(diào)制元件51的傾斜，減少投射透鏡60的像面彎曲和形成與投射到顯示屏 上的圖像相對應(yīng)的投射圖像的圖像面52的錯位量，減少彎曲像差，能形 成漂亮的投影圖像。此外，投射透鏡60為變焦透鏡時，通過倍率變更投射透鏡60的佩茲 伐面67有時變化，有時以光調(diào)制元件51的傾斜與投射透鏡60的廣角端 狀態(tài)的佩茲伐面67相配合的方式而固定。這樣，如果與投射透鏡60的廣角端狀態(tài)的佩茲伐面67相配合地固定 光調(diào)制元件51，則在望遠端狀態(tài)時，即使由投射透鏡60的佩茲伐面67 和光調(diào)制元件51的圖像面52的彎曲像差引起的誤差增大，那么在望遠端， 焦點深度也比廣角端狀態(tài)更深，所以投影圖像的紊亂減小，能維持漂亮的 投影圖像。此外，作為其他實施例，使光調(diào)制元件51能夠以與光調(diào)制元件51的 圖像面52的長邊并行、與光軸69垂直的直線為旋轉(zhuǎn)軸，而搖動，如圖5 所示，在光調(diào)制元件51的下端附近設(shè)置致動器之類的角度調(diào)整部70，所 述角度調(diào)整部70具有一邊通過壓電致動器(匕。工、/了夕于二工一夕一) 或微型電機旋轉(zhuǎn)， 一邊進退的絲杠部。這樣，設(shè)置角度調(diào)整部70并通過投射透鏡60的變焦調(diào)整或聚焦調(diào)整 使可動透鏡組移動時，以與該可動透鏡組的移動控制相配合(合b甘T) 且與佩茲伐面67的變化相配合的方式控制光調(diào)制元件51的角度，使光調(diào)制元件51的下端緣等與佩茲伐面67的一致不產(chǎn)生錯位。因此，即使通過變焦調(diào)整使投影的光像的倍率變化時，也能夠投影與 倍率對應(yīng)的漂亮的圖像，在進行聚焦調(diào)整時，能決定更正確的聚焦，能投影漂亮的圖像。此外，圖3 圖5所示的光調(diào)制元件51，成為使光調(diào)制元件51的圖 像面52的上端位置附近與投射透鏡60的光軸69位置一致并使圖像面52 的中央從光軸69偏離的偏移光學(xué)系統(tǒng)，有時光調(diào)制元件51的圖像面52 的中央和光軸69的距離成為圖像面52的上下方向的短邊的大約1/4，而 把基于光調(diào)制元件51的光像，在包含投射透鏡60的光軸69方向、比光 軸69更靠上方，大量投射。有時圖像面52的中央和光軸69的距離為短 邊的大約1/4 1/2。另外，在使圖像面52中的光軸69的位置位于投射透鏡60的佩茲伐 面67的情況下，使圖像面52中的光軸69的位置位于比圖像面52的上邊 更接近圖像面52的中央時，有時使位于從圖像面52的中央向圖像面52 的下方兩角的直線上、離開圖像面52的中央的距離是與光軸69和圖像面 52的中央之間的距離相等的距離的下方的2點，與佩茲伐面67 —致。這樣，使投射透鏡的光軸69的位置比光調(diào)制元件51的圖像面52的 上端更接近圖像面52的中央時，即使上方的光像高度比投射到顯示屏上 的光像的光軸69更靠低，光調(diào)制元件51的圖像面52和投射透鏡60的佩 茲伐面67的誤差的最大值或平均值減小，彎曲像差引起的光像的紊亂減 小，能投影漂亮的圖像。另外，所述實施例也使用微型反射鏡顯示元件作為光調(diào)制元件51，有 時也使用液晶顯示元件作為光調(diào)制元件51，但并不局限于微型反射鏡或液 晶等光調(diào)制元件51，有時也是具有描繪形成適宜的光像的圖像的相片或膠 片等的圖像面和對該圖像面照射光的光源裝置的幻燈放映機(7，< K7° 口-工夕夕)等投射裝置。實際上，具有圖l和圖2所示的光源裝置41的投影儀IO，通過由投 影儀控制部控制的光調(diào)制元件51，形成與投射到顯示屏的圖像相對應(yīng)的投 射圖像，從而能漂亮地把計算機的畫面圖像或視頻圖像等各種圖像投射到 顯示屏上。另外，本發(fā)明并不局限于以上的實施例，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍 中，能自由變更、改良。
權(quán)利要求
1.一種投射裝置，其特征在于，是投射透鏡的光軸和形成與投射到顯示屏上的圖像相對應(yīng)且為矩形的投射圖像的光調(diào)制元件的圖像面中心不一致的投射光學(xué)系統(tǒng)，以所述投射透鏡的光軸和所述光調(diào)制元件的圖像面的中央法線交叉的方式傾斜配置所述光調(diào)制元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射裝置，其特征在于， 成為做成矩形的所述圖像面的長邊的兩端的2個角，位于相對于所述投射透鏡的光軸而垂直的平面上，并且被配置在離所述光軸等距離的位 置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的投射裝置，其特征在于， 矩形的所述圖像面的中央與所述投射透鏡的光軸的距離，是所述圖像面的短邊的1/4以上的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射裝置，其特征在于， 矩形的所述圖像面的中央與所述投射透鏡的光軸的距離，是所述圖像面的短邊的1/4以上的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射裝置，其特征在于， 所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和該光軸位置的、相對于所述圖像面中央對稱的圖像面位置，位于所述投射透鏡的佩茲伐面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射裝置，其特征在于， 所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和該光軸位置的、相對于所述圖像面中央對稱的圖像面位置，位于所述投射透鏡的佩茲伐面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的投射裝置，其特征在于， 所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和該光軸位置的、相對于所述圖像面中央對稱的圖像面位置，位于所述投射透鏡的佩茲伐面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的投射裝置，其特征在于， 所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和該光軸位置的、相對于所述圖像面中央對稱的圖像面位置，位于所述投射透鏡的佩茲伐面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射裝置，其特征在于，所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和成為遠離所述投射透鏡的光軸 的、所述圖像面的長邊的兩端的2個角的位置，位于所述投射透鏡的佩茲 伐面上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射裝置，其特征在于，所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和成為遠離所述投射透鏡的光軸 的、所述圖像面的長邊的兩端的2個角的位置，位于所述投射透鏡的佩茲 伐面上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的投射裝置，其特征在于，所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和成為遠離所述投射透鏡的光軸的、所述圖像面的長邊的兩端的2個角的位置，位于所述投射透鏡的佩茲 伐面上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的投射裝置，其特征在于， 所述圖像面的投射透鏡的光軸位置，和成為遠離所述投射透鏡的光軸的、所述圖像面的長邊的兩端的2個角的位置，位于所述投射透鏡的佩茲 伐面上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射裝置，其特征在于， 所述光調(diào)制元件相對于光軸的角度是可變的，所述投射裝置具有隨所述投射透鏡的變焦調(diào)整而變更所述光調(diào)制元件的角度的角度調(diào)整部。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射裝置，其特征在于， 所述光調(diào)制元件相對于光軸的角度是可變的，所述投射裝置具有隨所述投射透鏡的變焦調(diào)整而變更所述光調(diào)制元件的角度的角度調(diào)整部。
15. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的投射裝置，其特征在于， 所述光調(diào)制元件相對于光軸的角度是可變的，所述投射裝置具有隨所述投射透鏡的變焦調(diào)整而變更所述光調(diào)制元件的角度的角度調(diào)整部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的投射裝置，其特征在于， 所述光調(diào)制元件相對于所述投射透鏡的光軸的角度是可變的，所述投射裝置具有隨所述投射透鏡的聚焦調(diào)整而變更所述光調(diào)制元件的角度的 角度調(diào)整部。
17. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射裝置，其特征在于， 所述光調(diào)制元件相對于所述投射透鏡的光軸的角度是可變的，所述投射裝置具有隨所述投射透鏡的聚焦調(diào)整而變更所述光調(diào)制元件的角度的 角度調(diào)整部。
18. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的投射裝置，其特征在于，所述光調(diào)制元件相對于所述投射透鏡的光軸的角度是可變的，所述投 射裝置具有隨所述投射透鏡的聚焦調(diào)整而變更所述光調(diào)制元件的角度的 角度調(diào)整部。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射裝置，其特征在于，具有光源裝置、色輪及光源側(cè)光學(xué)系統(tǒng)、投影儀控制部、所述光調(diào)制 元件及所述投射透鏡。
20. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射裝置，其特征在于具有光源裝置、色輪及光源側(cè)光學(xué)系統(tǒng)、投影儀控制部、所述光調(diào)制 元件及所述投射透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開一種投射裝置，是投射透鏡的光軸，和與投影到顯示屏上的圖像相對應(yīng)、形成矩形的投射圖像的光調(diào)制元件的圖像面中心不一致的投射光學(xué)系統(tǒng)，以所述投射透鏡的光軸和所述光調(diào)制元件的圖像面的中央法線交叉的方式傾斜配置所述光調(diào)制元件。從而能夠使透鏡設(shè)計變得容易，并且能投影變形少的漂亮的圖像的投射裝置。
文檔編號G02B7/00GK101271255SQ20081008734
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月22日
發(fā)明者川上悅郎 申請人:卡西歐計算機株式會社