專利名稱：投射型影像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用液晶面板等的影像顯示元件把影像投影到屏幕上的投射型影像 顯示裝置，特別是涉及提高該裝置的設(shè)置性(設(shè)備位置的自由度)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
例如，在投射型的液晶面板等液晶顯示元件上顯示影像，向該影像顯示元件上照 射來自光源的光，通過包括投射透鏡等的所謂放大投射光學(xué)系統(tǒng)把調(diào)制過的光投射到屏幕 等的顯示部的投射型影像顯示裝置已知有種種裝置，另外，正在廣泛地在各種用途中利用。這樣的投射型影像顯示裝置一般把該裝置設(shè)置在屏幕等的附近使用。從而，在這 樣的影像顯示裝置中要求在屏幕上得到充分大小的放大影像，同時縮短其投射距離。實(shí)現(xiàn) 該要求的方法之一是投射透鏡的廣角化，另外，作為其它的方法，已知使用對屏幕從斜方向 進(jìn)行放大投射的結(jié)構(gòu)的投射透鏡的斜投射方式。另外，特別是后者的斜投射方式例如已經(jīng) 公開在以下的專利文獻(xiàn)1或者2等中。投射型影像顯示裝置伴隨著所投射的影像的放大其用途也在擴(kuò)大，特別是，在學(xué) 校的教室或者公司的會議室等中，大多利用為對大量的人員提示影像信息，這種情況下，例 如，根據(jù)發(fā)表人習(xí)慣于握指示桿的手(習(xí)慣于右手或者習(xí)慣于左手)或者其站立位置等，常 常希望變更裝置的設(shè)置位置。然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)的投射型影像顯示裝置中，由于伴隨著該裝置的設(shè)置位置 的變更，發(fā)生在斜投射方式中產(chǎn)生的梯形畸變或者各種像差，因此為了再次得到良好的影 像需要很多的時間，被指出該裝置存在使用方便性差的問題。專利文獻(xiàn)1日本特開平4-27912號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2006-1M720號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明中，目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題點(diǎn)，即提供與設(shè)置位置的變 更無關(guān)，不會在顯示畫面上發(fā)生梯形畸變或者各種像差，因而能夠簡單地變更裝置的設(shè)置 位置(提高了設(shè)置位置的自由度)，使用方便性優(yōu)異的投射型影像顯示裝置。在本發(fā)明中，為了達(dá)到上述目的，首先是提供一種投射型影像顯示裝置，其包括 顯示向顯示部投射的圖像的影像顯示元件；向該影像顯示元件照射光的光源單元；把來自 上述光源單元的光放大后向上述顯示部投射的放大投射光學(xué)單元；和將在上述影像顯示元 件上顯示的圖像的位置在該元件上的顯示面內(nèi)移動的顯示控制部，其中，上述放大投射光 學(xué)單元還具備，放大投射上述映像顯示元件的圖像的投射透鏡；從上述影像顯示元件側(cè)開 始按順序配置在相同的光軸上，并至少包括一個具有自由曲面的透鏡的透鏡組；和配置在上述透鏡組與上述顯示部之間，具有由自由曲面構(gòu)成的反射面的反射鏡，其中，上述影像顯 示元件在經(jīng)由上述放大投射光學(xué)單元把其整體投射到上述顯示部上進(jìn)行顯示的情況下，具 有比上述顯示部大的顯示面，上述顯示控制部，在上述影像顯示元件的顯示面內(nèi)，按照在經(jīng) 由上述放大投射光學(xué)單元投射到上述顯示部上進(jìn)行顯示的情況下，選擇性地投射適合于上 述顯示部的部分進(jìn)行顯示的方式，能夠使上述影像顯示元件的顯示面上的影像移動，而且 能夠移動該投射型影像顯示裝置對上述顯示部的設(shè)置位置。另外，依據(jù)本發(fā)明，在上述投射型影像顯示裝置中，優(yōu)選，上述投射型影像顯示裝 置對于上述顯示部在其垂直方向是固定的，并且在其水平方向能夠移動。進(jìn)而優(yōu)選，上述影 像顯示元件在經(jīng)由上述放大投射光學(xué)單元把其整體投射到上述顯示部上進(jìn)行顯示的情況 下，在水平方向具有比上述顯示部大的顯示面。除此以外，依據(jù)本發(fā)明，在上述投射型影像 顯示裝置中，優(yōu)選，由適應(yīng)WXGA的液晶顯示元件構(gòu)成上述影像顯示元件，另外，將上述顯示 部形成長寬比為4 3的面。進(jìn)而優(yōu)選，在該裝置中，安裝有能夠沿著水平方向移動的移動 機(jī)構(gòu)。依據(jù)上述的本發(fā)明，其發(fā)揮的效果為，不會受到設(shè)置位置的變更的影響，不會在顯 示畫面上發(fā)生梯形畸變或者各種像差，就能夠?qū)崿F(xiàn)簡單地調(diào)整裝置的設(shè)置位置，從而，能夠 提供一種設(shè)置性能出色、使用方便性良好的投射型影像顯示裝置。


圖1用于說明本發(fā)明的提高投射型影像顯示裝置中的裝置的設(shè)置位置自由度的原理。圖2與上述圖1相同，用于說明本發(fā)明的提高投射型影像顯示裝置中的裝置的設(shè) 置位置自由度的原理。圖3表示本發(fā)明一個實(shí)施例的投射型影像顯示裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和 包括透鏡結(jié)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖4是表示上述本發(fā)明一個實(shí)施例的投射型影像顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖。圖5說明上述投射型液晶顯示裝置中的影像顯示元件與在其表面上投射影像的 屏幕的關(guān)系。圖6說明上述投射型影像顯示裝置的外形及其利用形態(tài)的一個例子。圖7說明上述投射型影像顯示裝置的其它利用形態(tài)。符號說明1 投射透鏡2a、2b、2c 影像顯示元件3:屏幕(顯示部)11:凸透鏡組12:凹透鏡組21 折射透鏡系22 反射鏡系101 光源單元102 =UV截止濾波器
103 多透鏡陣列104:偏振光變換元件105 重疊透鏡106 全反射鏡107 分色鏡108 電容透鏡109、110:中繼透鏡111 交叉棱鏡120 液晶顯示控制部200 投射型影像顯示裝置S 屏幕
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。另外，在以下的說明中，在具有 共同功能的單元上標(biāo)注相同的號碼進(jìn)行顯示，同時，對于已經(jīng)說明過的部分，為了避免重 復(fù)，適當(dāng)省略其說明。另外，在以下表示的實(shí)施方式中作為投射型影像裝置所采用并顯示其構(gòu)造的是如 由同一發(fā)明者提出，而且已經(jīng)申請的日本專利申請，特願2006-166434號(美國專利申請， 2007年6月15日申請的第11/763,465 =EP申請?zhí)?7252401. 0號)表示的那樣，作為用于 其放大投射的光學(xué)系統(tǒng)(放大投射光學(xué)系統(tǒng))，通過利用具有自由曲面的透鏡并利用具有 自由曲面的反射鏡，能夠在作為顯示單元的屏幕上，不發(fā)生梯形畸變或者各種像差地顯示 通過多個(RGB用的3片)透射型液晶面板調(diào)制過的彩色圖像的顯示裝置。另外，依據(jù)由本發(fā)明者們利用這種投射型影像顯示裝置中的特征性的放大投射光 學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行的各種試驗(yàn)或者嘗試，得到在屏幕上聚光的放大投射影像的情況下，為了放大 其垂直方向中的角度，特別需要滿足即使很短的投射距離也得到充分大的圖像的斜投射方 式的投射透鏡中的條件，所謂沙爾條件(〉Y 4 > 7 >條件)，所以存在一定界限。然而另 一方面明確了放大水平方向中的畫角能夠比較容易地確保充分的大小。因而，在本發(fā)明中，為了能夠移動裝置的設(shè)置位置提高其自由度，如在以下詳細(xì)敘 述的那樣，是利用上述放大投射光學(xué)系統(tǒng)的特性的裝置，即，如果說明其更詳細(xì)的情況，則 由放大投射光學(xué)系統(tǒng)把沒有發(fā)生梯形畸變或者各種像差而得到的原本的影像預(yù)先設(shè)定而 放大為比屏幕大，特別是沿著水平方向進(jìn)行放大顯示，另一方面，通過在表面上顯示該影像 的調(diào)制圖像的透射型液晶面板上調(diào)整實(shí)際在屏幕上顯示的影像，適合于屏幕的尺寸而進(jìn)行 顯不。參照附加的圖I(A)和⑶以及圖2㈧和(B)，以下說明關(guān)于以上敘述的作為本發(fā)
明要點(diǎn)的投射型影像顯示裝置中的提高該設(shè)置自由度的原理。圖I(A)中表示，在其表面投射影像的作為顯示部的屏幕S，原本能夠由該顯示裝 置顯示影像的影像，即，投射作為影像顯示元件的透射型液晶面板的整體進(jìn)行顯示時的影 像P(以下也稱為“原來的影像”)和在其一部分顯示，實(shí)際上在屏幕S上顯示的影像P’ (以 下，也稱為“實(shí)際的影像”)。而且，在本發(fā)明中，如從在圖1⑶中明確的那樣，在液晶面板的顯示畫面上，在原來的影像P的范圍內(nèi)移動實(shí)際的影像P’，從而適當(dāng)?shù)嘏渲迷谶m合于屏幕S 的位置。例如，如圖2(A)表示的那樣，通過投射型影像顯示裝置的設(shè)置位置的移動，在液 晶面板的整體上投射顯示的原來的圖像P對于屏幕S向右側(cè)移動的情況下(參照圖中的箭 頭)，把原來的影像P的范圍內(nèi)的更小的實(shí)際的影像P’向左側(cè)移動(參照箭頭)。另一方 面，如圖2(B)中表示的那樣，通過投射型影像顯示裝置的設(shè)置位置的移動，在液晶面板的 整體上投射顯示的原來的影像P對屏幕S向左側(cè)移動的情況下(參照圖中的箭頭)，把實(shí)際 的影像P’向右側(cè)移動(參照箭頭)。由此，即使在變更投射型影像顯示裝置的設(shè)置位置， 特別是沿著水平方向移動的情況下，通過只是移動上述液晶面板上的實(shí)際影像P’的簡單操 作，就能夠再次把實(shí)際的影像P’配置在適合于屏幕S的位置，在屏幕S上的顯示畫面上不 會發(fā)生梯形畸變或者各種像差，因此就能夠維持良好的顯示狀態(tài)。[實(shí)施例]其次，根據(jù)上述說明過的原理，參加附加的圖3(A)和⑶以及圖4，說明能夠進(jìn)行 裝置的設(shè)置位置的移動、即確保設(shè)置位置的自由度的投射型影像顯示裝置的詳情。首先，圖3㈧和⑶表示包括本實(shí)施例中的斜投射方式的投射透鏡的放大投射光 學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例，特別是，圖3(A)表示其整體，而且，圖3(B)特別表示投射透鏡的詳細(xì)結(jié) 構(gòu)。如圖3(A)表示的那樣，放大投射光學(xué)系統(tǒng)例如包括由上述透射型的液晶面板構(gòu) 成的影像顯示元件2(其中，在該圖中僅表示1片)、作為投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡1、屏幕 3、作為折返反射鏡的反射鏡22，經(jīng)由作為該折返反射鏡的反射鏡系22，構(gòu)成所謂的斜投射 光學(xué)系統(tǒng)。另外，作為在以下使用的光軸，指的是各透鏡的局部坐標(biāo)中的光軸。接著，如圖3(B)所示，投射透鏡1由多個透鏡組成的折射透鏡系21、反射鏡22構(gòu) 成，而且，該折射透鏡21配置在影像顯示元件2的一側(cè)，而且，在該折射透鏡系21的內(nèi)部， 設(shè)置有對其光軸偏心的偏心光圈(偏心絞D )ST1。另外，上述的反射鏡22，例如在投射型影像顯示裝置中適用了本實(shí)施方式的情況 下，為盡可能減小屏幕與裝置之間的距離，把來自影像顯示元件2的影像光折返到屏幕3 — 側(cè)。當(dāng)然并不限于該結(jié)構(gòu)。這里，設(shè)反射鏡2為自由曲面鏡。而在上述的斜投射光學(xué)系統(tǒng)中，產(chǎn)生所謂的梯形畸變。因而，對于該梯形畸變，如 在作為由同一發(fā)明者提出的已經(jīng)申請的專利申請的公開公報的上述專利文獻(xiàn)2中公開的 那樣，使用構(gòu)成反射鏡系22的自由曲面反射鏡的像差修正能力進(jìn)行修正，進(jìn)而，在本實(shí)施 例中，也用包含在折射透鏡系21中的自由曲面透鏡(后述)進(jìn)行梯形畸變修正。另外，在 上述專利文獻(xiàn)2中公開的投射透鏡中，使用梯形畸變或者其它各種像差的修正能力出色的 2片自由曲面反射鏡，斜投射角度是40度還比較小，并沒有達(dá)到對投射透鏡傾斜配置影像 顯示元件。其次，再次參考圖3 (B)，使用以下的表1 表5，以下說明上述投射透鏡1的具體 的數(shù)字實(shí)施例。另外，以下的表1 5中表示的透鏡數(shù)據(jù)的數(shù)值是把物面上13. 2X9. 9范 圍的影像投射成像面上1625. 6X 1219. 2大小時的一個例子。另外，這些透鏡的面號碼如圖3(B)所示，把影像顯示元件2的顯示面(物面)作 為S0，順序用符號SO S23表示。具體地講，把配置在影像顯示元件2的顯示面(物面)SO后面的分色鏡111(后述)的入射面作為Si，把其出射面作為S2，把接著配置的構(gòu)成折射 透鏡系21的第1透鏡的入射面作為S3，把其出射面作為S4,……，把偏心光圈STl的面作 為S11，……，把反射鏡系22的反射面作為S22，把屏幕3的面(像面)作為S23。另外，在各個局部坐標(biāo)中順序表示透鏡數(shù)據(jù)，而如X軸Y軸Z軸的大致方向所明確 的那樣，圖3(B)代表性地表示開口光圈面Sll中的局部坐標(biāo)。接著，在以下的表1中，Rd是各面的曲率半徑，圖中在面的右側(cè)有曲率中心的情況 下用正的值，相反的情況下用負(fù)的值表示。另外，TH是面間距離，表示從其透鏡面的頂點(diǎn)到 下一個透鏡面的頂點(diǎn)的距離。對某個透鏡面，當(dāng)下一個透鏡面位于右側(cè)時，面間距離用正的 值，位于左側(cè)時用負(fù)的值表示。進(jìn)而，面S5、S6、S12、S13是旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，在表1中， 在面號碼的旁邊標(biāo)注*表示。表1
表面RdTHndVdSO無限大5. 977Sl無限大26.3951.5168064. 2S2無限大9. 938S336. 406. 7001.8466623. 8S4-172.2868. 870S5*4710. 4376. 00014909158. 0S6*-1283.4730. 100S735.9188. 0001.4874970. 4S8-19. 7592. 5001.8466623. 8S920. 6195. 8001.4874970. 4SlO-48. 5839. 000Sll無限大17. 160S12*-38. 2176. 0001.4909158. 0S13*-40. 2812. 360S141001. 6207. 2001.8061033. 3
權(quán)利要求
1.一種投射型影像顯示裝置，其特征在于，包括將顯示在影像顯示元件上的圖像放大并向顯示部投射的放大投射光學(xué)部；和 將所述圖像的位置在所述影像顯示元件上的顯示面內(nèi)移動的顯示控制部，其中 所述放大投射光學(xué)部具備將所述圖像進(jìn)行放大投射的透鏡組， 所述顯示控制部，在所述影像顯示元件的顯示面內(nèi)，按照在通過所述放大投射光學(xué)部 在所述顯示部上進(jìn)行顯示的情況下選擇性地投射適合于該顯示部的部分進(jìn)行顯示的方式 移動所述圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于該投射型影像顯示裝置在所述顯示部的垂直方向上固定，并且在該顯示部的水平方向 上能夠移動。
3.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于所述影像顯示元件，在通過所述放大投射光學(xué)部將該影像顯示元件的整體顯示在所述 顯示部上的情況下，具有比所述顯示部大的顯示面。
4.如權(quán)利要求3所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于 所述顯示面在水平方向上比所述顯示部大。
5.如權(quán)利要求3或4所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于 所述影像顯示元件適應(yīng)WXGA，所述顯示部的長寬比為4 3。
6.如權(quán)利要求2所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于在該投射型影像顯示裝置安裝有用于使該裝置能夠在水平方向上移動的移動機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于 所述透鏡組至少包括1個具有自由曲面的透鏡。
8.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于在所述透鏡組與所述顯示部之間，具備將來自所述放大投射光學(xué)部的光導(dǎo)向所述顯示 部的反射鏡。
9.如權(quán)利要求8所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具備由自由曲面構(gòu)成的反射面。
10.一種投射型影像顯示裝置，其具有光源；和調(diào)制來自所述光源的光放大在影像顯 示元件上顯示的圖像并向顯示部投射的放大投射光學(xué)部，該投射型影像顯示裝置的特征在 于所述放大投射光學(xué)部具備放大投射所述圖像的至少包括1個非球面透鏡的透鏡組； 和相對于構(gòu)成該透鏡組的大多數(shù)透鏡的光軸偏心的反射鏡，該投射型影像顯示裝置相對于所述顯示部的設(shè)置位置能夠移動。
11.如權(quán)利要求10所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于該投射型影像顯示裝置在所述顯示部的垂直方向上固定，并且在該顯示部的水平方向 上能夠移動。
全文摘要
本發(fā)明提供在投射影像中不發(fā)生畸變等，而能夠簡單地變更裝置的設(shè)置位置(提高設(shè)置位置的自由度)的使用方便性好的投射型影像顯示裝置，其具備放大來自光源單元的光投射到顯示部的放大投射光學(xué)單元，放大投射光學(xué)單元具備放大投射影像顯示元件的圖像的投射透鏡或者具備由自由曲面構(gòu)成的反射面的反射鏡。在影像顯示元件經(jīng)由放大投射光學(xué)單元把其整體投射到顯示部上進(jìn)行顯示時，具有比該顯示部大的顯示面，而且，影像顯示元件的顯示面上的影像在影像顯示元件的顯示面內(nèi)能夠移動，使得經(jīng)過放大投射光學(xué)單元投射到顯示部上進(jìn)行顯示時，選擇性地投射適合顯示部的部分，由此，能夠移動投射型影像顯示裝置相對顯示部的設(shè)置位置。
文檔編號G03B21/28GK102096285SQ20101061184
公開日2011年6月15日 申請日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者平田浩二, 谷津雅彥 申請人:株式會社日立制作所