專利名稱：攝影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影儀裝置。
背景技術(shù)：
相關(guān)技術(shù)中已知的投影儀裝置包括被構(gòu)造成緊湊單元并被安裝在數(shù)碼相機等等之上的投影儀裝置(例如參見專利參考文獻I和2)。在將用于圖像讀取的照射光導(dǎo)向到圖像顯示設(shè)備時，投影儀裝置通過聚光透鏡將發(fā)自光源的照射光轉(zhuǎn)變成平行光，并隨著平行光穿過偏振分束器(PBS)獲得偏振光。上述圖像顯示設(shè)備例如可通過矩形反射式液晶顯示元件構(gòu)成。 專利參考文獻I :日本特開專利公開No. 2002-287084專利參考文獻2 :日本特開專利公開No. 2005-25039
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題但是，在將光源和PBS布置為彼此靠近以實現(xiàn)投影儀裝置的小型化時，離開聚光透鏡的光必定會變得從平行光偏移，從而導(dǎo)致黑斑現(xiàn)象。另外，由于通過PBS傳輸?shù)恼丈涔庹丈滹@示元件的顯示區(qū)域以外的周邊區(qū)域，因此，不能最大效率地利用照射光。因此，對投影儀裝置小型化所做的努力趨向于對投影儀的光學(xué)性能造成不利影響。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種投影儀裝置包括偏振分束器塊，所述偏振分束器塊采用長方體形狀，包括相對于偏振分束面正交分布的兩個端面以及垂直于所述端面的四個側(cè)面；光源，所述光源被布置成與所述偏振分束器塊的所述側(cè)面的其中之一相對；照射光學(xué)系統(tǒng)，所述照射光學(xué)系統(tǒng)被布置在所述光源與所述偏振分束器塊之間，并將發(fā)自所述光源的照射光轉(zhuǎn)變成大致平行光，以將所述大致平行光導(dǎo)向到所述偏振分束器塊；反射式液晶顯示元件，所述反射式液晶顯示元件被布置成與所述偏振分束器塊的照射光輸出面相對，并包括矩形顯示區(qū)域，在所述偏振分束面已經(jīng)受偏振分離的照射光經(jīng)由所述照射光輸出面輸出，而通過所述矩形顯示區(qū)域，已經(jīng)受所述偏振分離的照射光被調(diào)制成調(diào)制光并且所述調(diào)制光被向所述偏振分束器塊輸出；以及投影光學(xué)系統(tǒng)，所述投影光學(xué)系統(tǒng)利用通過使得所述調(diào)制光在所述偏振分束面經(jīng)受偏振分離而獲得的光來形成投影圖像，其中，所述反射式液晶顯示元件被布置為將所述矩形顯示區(qū)域的較短邊設(shè)置為平行于所述端面。優(yōu)選的是，將所述矩形顯示區(qū)域的所述較短邊被設(shè)置成與所述端面平行，從而減小所述偏振分束面的偏振分束特性受到離開所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光從理想平行狀態(tài)偏移的不利影響的程度。將面光源用作光源是可能的。
優(yōu)選的是，將所述反射式液晶顯示元件布置成使得所述矩形顯示區(qū)域與相對于設(shè)置在所述照射光輸出面周邊的全反射光輸出區(qū)域更內(nèi)側(cè)的區(qū)域相對。此外，優(yōu)選的 是，所述投影儀裝置相對于所述裝置向前投影出沿著水平方向橫向拉長的矩形投影圖像；并且所述光源、所述照射光學(xué)系統(tǒng)、所述偏振分束器塊以及所述反射式液晶顯示元件沿垂直方向單行布置，并且所述反射式液晶顯示元件被布置成使得所述矩形顯示區(qū)域的較長邊平行于所述矩形投影圖像的較長側(cè)而延伸。優(yōu)選的是，所述投影儀裝置相對于所述裝置向前投影出沿著水平方向橫向拉長的矩形投影圖像；并且所述光源、所述照射光學(xué)系統(tǒng)以及所述偏振分束器塊沿垂直方向單行布置，并且所述反射式液晶顯示元件和所述偏振分束器塊被布置成沿著投影方向單行布置，使得所述矩形顯示區(qū)域的較長邊平行于所述矩形投影圖像的較長側(cè)而延伸。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種投影儀裝置包括偏振分束器塊，所述偏振分束器塊采用長方體形狀，包括相對于偏振分束面正交分布的兩個端面以及垂直于所述端面的四個側(cè)面；光源，所述光源被布置成與所述偏振分束器塊的所述側(cè)面的其中之一相對；照射光學(xué)系統(tǒng)，所述照射光學(xué)系統(tǒng)被布置在所述光源與所述偏振分束器塊之間，并將發(fā)自所述光源的照射光轉(zhuǎn)變成大致平行光，以將所述大致平行光導(dǎo)向到所述偏振分束器塊；反射式液晶顯示元件，所述反射式液晶顯示元件被布置成與所述偏振分束器塊的照射光輸出面相對，并包括矩形顯示區(qū)域，在所述偏振分束面已經(jīng)受偏振分離的照射光經(jīng)由所述照射光輸出面輸出，而通過所述矩形顯示區(qū)域，已經(jīng)受所述偏振分離的照射光被調(diào)制成調(diào)制光并且所述調(diào)制光被向所述偏振分束器塊輸出；以及投影光學(xué)系統(tǒng)，所述投影光學(xué)系統(tǒng)利用通過使得所述調(diào)制光在所述偏振分束面經(jīng)受偏振分離而獲得的光來形成投影圖像，其中，所述反射式液晶顯示元件被布置為使得所述矩形顯示區(qū)域與相對于設(shè)置在所述照射光輸出面周邊的全反射光輸出區(qū)域更內(nèi)側(cè)的區(qū)域相對。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種投影儀裝置包括偏振分束器塊，所述偏振分束器塊采用長方體形狀，包括相對于偏振分束面正交分布的兩個端面以及垂直于所述端面的四個側(cè)面；光源，所述光源被布置成與所述偏振分束器塊的所述側(cè)面的其中之一相對；照射光學(xué)系統(tǒng)，所述照射光學(xué)系統(tǒng)被布置在所述光源與所述偏振分束器塊之間，并將發(fā)自所述光源的照射光轉(zhuǎn)變成大致平行光，以將所述大致平行光導(dǎo)向到所述偏振分束器塊；反射式液晶顯示元件，所述反射式液晶顯示元件被布置成與所述偏振分束器塊的照射光輸出面相對，并包括矩形顯示區(qū)域，在所述偏振分束面已經(jīng)受偏振分離的照射光經(jīng)由所述照射光輸出面輸出，而通過所述矩形顯示區(qū)域，已經(jīng)受所述偏振分離的照射光被調(diào)制成調(diào)制光并且所述調(diào)制光被向所述偏振分束器塊輸出；以及投影光學(xué)系統(tǒng)，所述投影光學(xué)系統(tǒng)利用通過使得所述調(diào)制光在所述偏振分束面經(jīng)受偏振分離而獲得的光來形成投影圖像，其中，所述照射光學(xué)系統(tǒng)沿所述矩形顯示區(qū)域的較短邊比沿所述矩形顯示區(qū)域的較長邊給予更強的折射光焦度。優(yōu)選的是，所述反射式液晶顯示元件被布置成使得所述矩形顯示區(qū)域的所述較短邊與所述端面平行而延伸，從而減小所述偏振分束面的偏振分束特性受到離開所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光從理想平行狀態(tài)偏移的不利影響的程度。此外，可將所述反射式液晶顯示元件被布置為使得所述矩形顯示區(qū)域與相對于設(shè)置在所述照射光輸出面周邊的全反射光輸出區(qū)域更內(nèi)側(cè)的區(qū)域相對。
可將所述照射光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造成單透鏡，所述單透鏡將所述單透鏡的一個表面形成為柱面，或?qū)⑺稣丈涔鈱W(xué)系統(tǒng)構(gòu)造成包括非球面的單透鏡。本發(fā)明的效果根據(jù)采用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，能減小由投影儀裝置的小型化對光學(xué)性能造成不利影響的程度。


(圖I)裝配有實施例所實現(xiàn)的投影儀裝置的數(shù)碼相機，其中，(a)示出了處于非操作狀態(tài)的數(shù)碼相機，而(b)示出了處于投影狀態(tài)的數(shù)碼相機；(圖2)投影儀單元22的結(jié)構(gòu)；(圖3)液晶顯示元件224中采用的結(jié)構(gòu)的示意圖，其中，(a)以平面圖示出了液晶 顯示元件，而(b)以側(cè)視圖示出了液晶顯示元件；(圖4)液晶顯示元件224和投影圖像表現(xiàn)出的位置關(guān)系的圖例，其中，(a)示出了在將P偏振光用作照射光時可能表現(xiàn)出的位置關(guān)系，而(b)示出了在將S偏振光用作照射光時可能表現(xiàn)出的位置關(guān)系；(圖5)離開聚光透鏡222的光線的圖例，其中，(a)示出了將P偏振光用作照射光時離開聚光透鏡的光線，而(b)不出了將S偏振光用作照射光時離開聚光透鏡的光線；(圖6)發(fā)自通過面光源構(gòu)造的光源的光線的圖例，其中，(a)示出了將P偏振光用作照射光時發(fā)自面光源的光線，而(b)不出了將S偏振光用作照射光時發(fā)自面光源的光線.(圖7)光入射角a與偏振分束性能之間的關(guān)系；(圖8)示出了PBS 223和液晶顯示器224的透視圖；(圖9)示出了如何可能發(fā)生重影的圖例；(圖10)全反射光輸出區(qū)域的圖例；(圖11)位于液晶顯示元件224的顯示區(qū)域240的圖例；(圖12)可與立方PBS223結(jié)合使用的全反射光輸出區(qū)域；(圖13)遮蔽件228的細(xì)節(jié)圖例，其中，(a)以透視圖示出了遮蔽件，而(b)以沿Bl-Bl截取的剖面圖示出了遮蔽件；(圖14)遮蔽件228的另一示例，其中，(a)以透視圖示出了遮蔽件，而(b)以沿B2-B2截取的剖面圖示出了遮蔽件；(圖15)(a)以剖面圖而(b)以放大圖示出了相位差片相對于PBS 223的位置；(圖16)可用于1/4波片251的位置布置的另一示例；(圖17)(a)以平面圖而(b)以側(cè)視圖示出了液晶顯示元件224相對于PBS 223的
位置；(圖18)對于顯示區(qū)域240的由照射光覆蓋的照射范圍的圖例，其中，(a)示出了圓形照射范圍，而(b)示出了橢圓形照射范圍；(圖19)裝配有柱面透鏡222B的照射光學(xué)系統(tǒng)；(圖20)在S偏振光與照射光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合使用時可用于液晶顯示元件224的位置布置，上述照射光學(xué)系統(tǒng)包括具有柱面CS的單透鏡222 ；
(圖21)在偏振分束薄膜223a分布所順沿的方向與顯示區(qū)域240的較短邊延伸所順沿的方向(y方向)一致時的結(jié)構(gòu)；(圖22)數(shù)碼相機I的變型的前視圖；(圖23)將P偏振光用作照射光的投影儀單元22中所采用的結(jié)構(gòu)，其中，(a)以側(cè)視圖示出了從照相機的側(cè)面看的投影儀單元，而(b)示出了從照相機的后面看的投影儀單元;(圖24)將S偏振光用作照射光的投影儀單元22中所采用的結(jié)構(gòu)，其中，(a)以側(cè)視圖示出了從照相機的側(cè)面看的投影儀單元，而(b)示出了從照相機的后面看的投影儀單元。
具體實施例方式以下是參照附圖對用于實施本發(fā)明的最佳實施方案的說明。根據(jù)本發(fā)明的投影儀裝置為安裝在照相機、便攜式設(shè)備等等之上的超緊湊投影儀裝置。圖I示出了安裝有實施例所實現(xiàn)的投影儀裝置的數(shù)碼相機。數(shù)碼相機I包括主體10和透鏡鏡筒本體20。透鏡鏡筒本體20通過連結(jié)機構(gòu)(未示出)被附接從而可相對于主體10旋轉(zhuǎn)。圖1(a)示出了非操作狀態(tài)下的數(shù)碼相機，其中，透鏡鏡筒本體20相對于主體10未旋轉(zhuǎn)。在主體10的頂面，布置有電源開關(guān)106、被操作以使數(shù)碼相機進行攝影操作的快門釋放按鈕107以及被操作以打開/關(guān)閉投影儀裝置(下文將其稱作投影儀單元)22的PJ按鈕108。圖1(b)示出了處于投影狀態(tài)的數(shù)碼相機，其中，透鏡鏡筒本體20已相對于主體10旋轉(zhuǎn)了 90°。裝配有圖像傳感器和投影儀單元22的攝影單元20被布置于透鏡鏡筒本體20。在圖1(a)所示的狀態(tài)下，攝影單元21中的攝影鏡頭210朝著透鏡鏡筒20的上端而布置。另一方面，投影儀單元22的投影窗口 22a朝著透鏡鏡筒20的底面而布置。隨著通過旋轉(zhuǎn)透鏡鏡筒20而使得投影窗口 22a轉(zhuǎn)到照相機的前面，且PJ按鈕被操作以打開投影儀單元，投影圖像在照相機的前面投射出來。應(yīng)當(dāng)注意的是，由投影儀單元22投射的圖像基于存儲在主體10的記錄介質(zhì)中的圖像數(shù)據(jù)或通過使攝影單元21進行攝影操作而獲得的圖像數(shù)據(jù)來顯現(xiàn)表示。圖2示意性地示出了投影儀單元22的結(jié)構(gòu)。投影儀單元22包括全部封裝在外殼226內(nèi)部的通過例如高亮度白色LED構(gòu)成的光源221、聚光透鏡222、偏振分束器(PBS) 223、液晶顯示元件224、投影透鏡225以及遮蔽件228。液晶顯示元件224被布置為與PBS 223的側(cè)面(照射光輸出面)緊密接觸。液晶顯示元件224通過反射式液晶面板構(gòu)成，如LC0S。本實施例中實現(xiàn)的液晶顯示元件224為反射式彩色液晶面板,其包括光接收元件,每個光接收元件均裝配有二維陣列布置的濾色器。應(yīng)當(dāng)注意的是，在實施例的說明中，將與圖2所在圖紙表面垂直而分布的PBS 223的表面稱作側(cè)面，而將垂直于4個側(cè)面分布的表面稱作端面?？赏ㄟ^將其間插有偏振分束膜的一對三角棱鏡粘合在一起來形成如此的PBS 223。將偏振分束膜223形成為垂直于PBS223的兩個端面而分布，并將液晶顯示元件224布置于PBS 223的側(cè)面。發(fā)自光源221的光在聚光透鏡222基本上被轉(zhuǎn)變成平行光，且離開聚光透鏡的大致平行光被導(dǎo)向進入PBS 223。PBS 223處的偏振分束膜223a相對于入射照射光的光軸形成有45°的斜度，且已進入PBS 223的光中的P偏振光經(jīng)由偏振分束膜223a而透射并照射液晶顯示元件224。已進入液晶顯示元件224的光穿過液晶層而前進、在液晶顯示元件224的反射電極處反射、沿反方向穿過液晶，最后射出液晶顯示元件224。由于在施加電壓到液晶層時,液晶層起到相位片的作用，從而，進入被施加電壓的像素區(qū)域的P偏振光在其射出液晶顯示兀件224時已經(jīng)被轉(zhuǎn)變成S偏振光,且P偏振光在未施加電壓的像素區(qū)域輸出。例如,如果在液晶顯示元件224上顯示黑白圖像，則P偏振光在白色區(qū)域上被調(diào)制成S偏振光，而P偏振光在黑色區(qū)域輸出。應(yīng)當(dāng)注意的是，由于在正常情況下必定會在光學(xué)玻璃上產(chǎn)生大約4%到8%的反射損耗，因此，將防反射涂層施加到圖2中AR所示的表面上，以避免在PBS 223的入射面/出射面產(chǎn)生任何嚴(yán)重光損失。結(jié)果，由于避免了 PBS 223的各個面的嚴(yán)重光損失，故確保了高透光率。通過例如可由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防反射涂層，關(guān)于透射過每個表面的光量，能實現(xiàn)大約5%的增量。在PBS 223的端面，形成了在組裝過程期間用于檢驗PBS 223的正確定 位的記號223b。如上所述，對應(yīng)于顯示的圖像來調(diào)制已進入液晶顯示元件224的P偏振光。已射出液晶顯示元件224的調(diào)制光再次進入PBS 223，其中，該調(diào)制光在偏振分束膜223a處經(jīng)受偏振分尚過程。即，調(diào)制光中的P偏振光透射過偏振分束膜223a,而S偏振光在偏振分束膜223a被反射，并被導(dǎo)向到投影透鏡225。經(jīng)由投影透鏡225利用在偏振分束膜223a反射的S偏振光在投影面上形成圖像。圖3示出了液晶顯示元件224中采用的結(jié)構(gòu)的示意圖,其中，(a)以平面圖示出了液晶顯示元件，而(b)以側(cè)視圖示出了液晶顯示元件。由LCOS顯示元件構(gòu)成的液晶顯示元件采用包括液晶層的結(jié)構(gòu)，該液晶層保持在形成有反射電極的硅襯底231與形成有透明電極的玻璃襯底230之間。發(fā)自光源221的光經(jīng)由玻璃襯底所在的側(cè)進入液晶顯示元件。參考數(shù)字232是指撓性印刷電路板(FPC)，且連接器單元234用樹脂等等模制而成。當(dāng)指顯示區(qū)域240的較長邊時引用參考數(shù)字240a，而當(dāng)指顯示區(qū)域240的較短邊時引用參考數(shù)字240b來描述實施例。另外，將較長邊240a所在的液晶顯示元件224的各側(cè)稱作較長側(cè)，而將較短邊240b所在的液晶顯示元件224的各側(cè)稱作較短側(cè)，如圖3所示。虛線限定的矩形區(qū)域為顯示區(qū)域240，與投影圖像對應(yīng)的圖像被顯示在該顯示區(qū)域中。連接FPC 232而位于液晶顯示元件224較長側(cè)上的連接器單元234被形成為進一步突出超過玻璃襯底230和硅襯底231的邊緣。圖4(a)示出了液晶顯示元件224上顯示的圖像與投影圖像之間可能表現(xiàn)出的關(guān)系。通過將顯示區(qū)域240的較長邊240a設(shè)置為平行于投影圖像的較長側(cè)而將液晶顯示元件224定位為在投影面上方投射直立矩形投影圖像。通過采用此類位置布置，構(gòu)造投影儀單元22所需的部件的數(shù)量減少，且實現(xiàn)了投影儀單元22的小型化。例如，如果在圖4(a)中通過將顯示區(qū)域240的較短邊240b設(shè)置為平行于投影圖像的較長側(cè)來布置液晶顯示元件224，則必須設(shè)置使得圖像能旋轉(zhuǎn)90°的光學(xué)系統(tǒng)以將如在圖(4)所示的直立圖像投射到投影面上方，這將導(dǎo)致部件的數(shù)量增加以及投影儀單元體積的增大。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)將通過偏振分束膜223a分離的P偏振光用作照射光時，采用圖2和圖4(a)所不的用于液晶顯不兀件224的位置布置。另一方面，如果將S偏振光將用作照射光，則應(yīng)如圖4(b)所示地，將液晶顯示元件224布置于跨過PBS 223與投影透鏡225相反的側(cè)上的位置。此外，在這種情況下，通過當(dāng)定位液晶顯示元件224時確保將顯示區(qū)域240的較長邊240a設(shè)置為平行于投影圖像的較長側(cè)，可實現(xiàn)與圖4(a)所示的位置布置類似的優(yōu)點。當(dāng)將投影儀單元22構(gòu)造成本實施例中的超緊湊單元時，光源221與PBS 223之間的距離非常小。這意味著不能通過聚光透鏡222(即，將發(fā)自光源221的光轉(zhuǎn)變成平行光的光學(xué)元件)容易地將照射光轉(zhuǎn)變成平行光，取而代之的是將形成圓錐形狀的光束，其包括沿著斜方向的光射出，如圖5所示。圖5中，(a)示出了當(dāng)P偏振光 在其中液晶顯示元件224和光源221被布置為彼此相對并且PBS 223布置于其間的構(gòu)造中被用作照射光時所形成的光束，另一方面，圖5中的(b)示出了當(dāng)將S偏振光用作照射光時可采用的位置布置。另外，如果光源221由如圖6所示的面光源構(gòu)成，則不能形成平行光。圖6示出了可與由面光源構(gòu)成的光源221結(jié)合使用的位置布置，且從面光源的左端和右端射出并進入顯示元件的特定點的光線將以不同的入射角進入PBS的偏振分束膜。與圖5 —樣，圖6中的(a)和(b)分別示出了與被用作照射光的P偏振光結(jié)合使用的位置布置，以及與被用作照射光的S偏振光結(jié)合使用的位置布置?！稖p小黑斑程度》圖5(a)中的實線所示的液晶顯示元件224A被布置成使得顯示區(qū)域240的較短邊240b向圖中的左右延伸。另一方面，通過確保顯示區(qū)域240的較長邊240a向左右延伸來布置兩點點劃線所示的液晶顯示元件224B。另外，光線Lll和L12為照射光線，它們進入液晶顯示元件224A的顯示區(qū)域240的左側(cè)和右側(cè)上的邊界區(qū)域(較長邊240a所在的區(qū)域)。光線L21和L22同樣為照射光線，它們進入液晶顯示元件224B的顯示區(qū)域240的左側(cè)和右側(cè)上的邊界區(qū)域(較短邊240b所在的區(qū)域)。如圖3所示，液晶顯示元件224的顯示區(qū)域240采用矩形形狀，并且因此，光線L21和L22進入偏振分束膜223a時形成的開角(相對于光軸J的傾斜角)大于光線Lll和L12進入偏振分束膜223a時所形成的開角。PBS 223的偏振分束性能受進入偏振分束膜223a的光的角度的影響。圖7示出了光角度a與偏振分束性能之間的關(guān)系，其中，(a)示出了偏振分束膜223a與照射光形成的角度a，而(b)示出了 P偏振光透光率的波長相關(guān)性。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖7(b)示出了入射光與偏振分束膜223a所形成的角度a為35°和55°時所測量的P偏振光透光率的不意圖。角度a為55°時，在450nnT700nm的波長范圍內(nèi)觀測大致均勻的透光率，透光率隨著波長從700nm減小到600nm而減小，但在角度a為35°時，透光率呈現(xiàn)450nm到600nm波長范圍內(nèi)的大致恒定值。為此，即便是在液晶顯示元件224上的區(qū)域內(nèi)顯現(xiàn)出單色，但具有35°的入射角a的光被投射所在的區(qū)域比具有55°入射角a的光被投射所在的區(qū)域色彩更紅。通常將此類染色現(xiàn)象叫做黑斑。相對于圖8的粗線箭頭LlOO所示的yz平面中所測量的開角，即，相對于沿顯示區(qū)域240的較短邊240b延伸所在方向而測量的開角，來觀測圖7(b)所示的關(guān)系。在圖8中的細(xì)線箭頭L200所示的XZ平面中測量的角度，即，沿顯示區(qū)域240的較長邊240a延伸所在方向而測量的開角，不會像yz平面中所測的角度那樣多地影響透光率。
因此，將液晶顯示元件224的較短邊240b設(shè)置為與PBS 223的端面平行，以使得顯示區(qū)域240的較長側(cè)在更大范圍內(nèi)延伸所在的方向與偏振分束膜223a延伸所順沿的方向(沿著X軸方向)一致。也就是說，將顯示區(qū)域240的較長邊240a設(shè)置為沿著X方向延伸，而將顯示區(qū)域240的較短邊240b設(shè)置為沿著y方向延伸。通過采用此位置布置，能減小沿著黑斑現(xiàn)象更嚴(yán)重的y方向測量的開角，從而有效地最小化黑斑現(xiàn)象的不利效果?！侗苊庵赜啊穲D9示出了在試圖小型化投影儀而減小PBS 223的尺寸時被稱作重影的現(xiàn)象是如何發(fā)生的。假如光源221為點光源，則從光源221沿著斜方向發(fā)射的一些光(L300)進入PBS 223，然后在其在由字母A表示的范圍(全反射光輸出區(qū)域)上射出之前在PBS 223的側(cè)面被全反射。一旦已在PBS塊中被全反射的光L300進入液晶顯示元件224的顯示區(qū)域240，則該光在液晶顯示元件224處被反射，然后由偏振分束膜223a反射到投影透鏡225，容易導(dǎo)致重影現(xiàn)象。
為了避免此類重影現(xiàn)象的產(chǎn)生，必須將PBS 223的尺寸設(shè)定為確保相對于全反射光輸出所覆蓋的范圍A進一步向內(nèi)定位顯示區(qū)域240。假如光源211與液晶顯示元件224之間的距離在圖9中保持不變，則全反射光進入所經(jīng)過的范圍的尺寸隨著沿圖中的左/右方向測量的PBS223的寬度變小而變大，而全反射光進入所覆蓋范圍的尺寸隨著寬度變大而減小。圖10以放大方式示出了圖9中的全反射區(qū)域。圖10中，表示顯示區(qū)域邊界的虛線的位置被調(diào)整為匹配PBS 223側(cè)面的位置。在此示例中，如果在圖中將PBS 223的側(cè)面向左邊移位A/2的距離(圖10中的兩點點劃線所示)，即，如果沿著左/右方向測量的PBS223的寬度增加A，則能防止已于側(cè)面全反射的光進入液晶顯示元件224的顯示區(qū)域240。能基于顯示區(qū)域的尺寸以及照射光發(fā)散而形成如圖9所示的圓錐狀所在的發(fā)散點與顯示區(qū)域之間的距離來估計由字母A表示的區(qū)域的尺寸。 圖11示出了圖8中從z軸的負(fù)側(cè)看的PBS 223和液晶顯示元件224。x0和y0表示分別沿著PBS 223的較長側(cè)(沿著圖中的左/右方向)截取及沿著其較短側(cè)(沿著圖中的上/下方向)截取的PBS 223的尺寸。也就是說，PBS 223采用長方體形狀。另外，假定尺寸xO與沿著顯示區(qū)域240的較長邊240a截取的顯示區(qū)域240的尺寸xl相等，則用Ax表示全反射光入射所覆蓋的范圍A的尺寸。因此，通過設(shè)定(I)表示的尺寸xO，可確保的是全反射光不會進入顯示區(qū)域240，從而防止沿較長側(cè)產(chǎn)生任何重影現(xiàn)象。也就是說，應(yīng)將圖11中的x2設(shè)定為x2>Ax/2。xO>xl+Ax/2. . . (I)同樣，假定沿著較短邊截取的尺寸y0與沿著顯示區(qū)域240的較短邊240b截取的顯示區(qū)域240的尺寸yl相等，則用Ay表示全反射光入射所覆蓋的范圍A的尺寸。因此，通過設(shè)定(2)表示的尺寸y0，可確保的是全反射光不會進入顯示區(qū)域240，從而防止沿較短側(cè)產(chǎn)生任何重影現(xiàn)象。也就是說，應(yīng)將圖11中的y2設(shè)定為使得y2>Ay/2。應(yīng)當(dāng)注意的是，如圖10清楚地示出，沿較短側(cè)截取的范圍A的尺寸更大，因此，Ay>Ax為真。yO>yl+Ay/2. . . (2)另一方面，如果PBS 223采用立方體形狀，如圖12所示，S卩，如果x0=y0，則每側(cè)為不等式(I)表示的長度x0，從而滿足防止重影需求以便于防止沿上述較長側(cè)的重影現(xiàn)象。陰影區(qū)域為全反射光輸出所經(jīng)由的全發(fā)射光輸出區(qū)域。由于顯示區(qū)域240沿y方向相比于沿X方向采用更小的寬度，因此，沿y方向截取的PBS 223的尺寸在重影防止方面保證了相對于顯示區(qū)域的充足余裕?！墩诒渭淖饔谩穲D13詳細(xì)地示出了遮蔽件228，其中，(a)以透視圖示出了該遮蔽件，而(b)以沿Bl-Bl截取的剖面圖示出了該遮蔽件。應(yīng)當(dāng)注意的是，沿Bl-Bl截取的剖面圖還包括液晶顯示元件224的圖例。如圖11和圖12所示，即便將PBS 223構(gòu)造成緊湊單元以實現(xiàn)投影儀單元22的小型化，PBS 223處的照射光輸出面范圍大于顯示區(qū)域240的范圍的程度也至少對應(yīng)于區(qū)域Ax和Ay。為此，在此實施例中將遮蔽件228布置在液晶顯示元件224與PBS223之間，從而防止已經(jīng)進入液晶顯示元件224的顯示區(qū)域240上的外部區(qū)域(非顯示區(qū)域)并且然后在液晶顯示元件224被反射的光在PBS 223內(nèi)分散。對利用金屬片材或樹脂材料制成的遮蔽件228的表面進行處理(例如，黑色糙面精整處理)，以防止光在該表面上被反射。遮蔽件228的存在防止了液晶顯示元件224的非 顯示區(qū)域的投影。另外，在將遮蔽件228安置于PBS 223時使用的導(dǎo)向件228a被形成在遮蔽件的如下區(qū)域的上方，即，在上述區(qū)域中，遮蔽件228沿著較短邊240b遮蔽顯示區(qū)域240的側(cè)部，即，圖13(a)中的頂部和底部區(qū)域以及圖13(b)中的左部和右部區(qū)域，且因此，能以高精確度將遮蔽件228的開口 228b定位于PBS 223的照射光輸出面上的特定位置。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖13 (a)中遮蔽件228的左側(cè)和右側(cè)通過封裝PBS223的外殼226的外殼壁面定位。但是，很明顯，也可將導(dǎo)向件228a形成在遮蔽件228的左側(cè)和右側(cè)上(沿著顯示區(qū)域的較長邊240a的顯示區(qū)域的側(cè)部上)，如圖13(a)中的兩點點劃線所示，從而通過導(dǎo)向件228a沿著上/下方向以及左/右方向定位遮蔽件228。應(yīng)當(dāng)注意的是，可利用膠合劑將遮蔽件228粘結(jié)到PBS 223上。作為可替代實施例，可將遮蔽件228附接到外殼226上，且PBS 223可在遮蔽件228的導(dǎo)向件228a之間滑動。圖14示出了遮蔽件228的另一示例，其中，(a)以透視圖示出了該遮蔽件，而(b)以沿B2-B2截取的剖面圖示出了該遮蔽件。遮蔽件228由一對遮蔽件構(gòu)件構(gòu)成，每一遮蔽件構(gòu)件布置在顯示區(qū)域240的較長邊240a所在的側(cè)部上。如果為了將投影儀單元222設(shè)置成緊湊單元而極大限度地小型化PBS 223，則在圖13(a)中的遮蔽件228的頂部和底部測量的遮蔽件228的寬度變得極小，直到其等于圖12中的Ax。從而，此區(qū)域在組裝過程中極易變形，且如果該區(qū)域變形，組裝過程將變得更費勁。因此，在圖14所示的示例中只單獨遮蔽與顯示區(qū)域240的較長邊240a對應(yīng)的較寬區(qū)域。每個遮蔽件構(gòu)件228包括用于將遮蔽件228定位于PBS 223上的預(yù)定位置的導(dǎo)向件 228a。應(yīng)在液晶顯示元件224處對線偏振光調(diào)制，以便已進入液晶顯示元件224的線偏振光隨著線偏振光相對于入射光旋轉(zhuǎn)90°而射出液晶顯示元件。但是，由于不允許液晶分子呈現(xiàn)完全水平狀態(tài)的預(yù)傾角，取而代之的是線偏振光通常不會精確地旋轉(zhuǎn)90°，且偏振光將以橢圓偏振光輸出，這傾向于降低對比度。因此，將起到相位差片作用的1/4波片251布置在液晶顯示元件224與I3BS 223之間，以將從液晶顯示元件224射出的橢圓偏振光調(diào)整為線偏振光，并因此而提高對比度。應(yīng)當(dāng)注意的是，參考數(shù)字250a和250b均表示線偏振器。線偏振器250a從發(fā)自光源221的光提取P偏振光(線偏振光)以透射過偏振分束膜223。另一方面,線偏振器250b具有從PBS 223輸出的光中除去P偏振光的功能。假如線偏振器250a、250b以及1/4波片均由片材構(gòu)件構(gòu)成，則它們很容易附著于PBS 223的表面。因此，將1/4波片251布置在遮蔽件228的開口處，如圖15(b)所示。通過粘合層251b將1/4波片251附于PBS 223，該1/4波片251包括形成在光學(xué)膜251a的每個表面上的粘合層251b，以起到1/4波片的作用，然后通過另一粘合層將液晶顯示元件224牢固地附于已被固定到PBS 223上的1/4波片251?？諝鈱釉趫D13所示的構(gòu)造中存在于液晶顯示元件224與PBS 223之間。因此，由于存在折射率的明顯差異，光線在各個表面上被反射而造成光損失。相反，在構(gòu)成圖15(b)所示結(jié)構(gòu)中，通過將1/4波片251的厚度設(shè)定為大于遮蔽件228的厚度能防止此類空氣層的形成，且通過確保構(gòu)成粘合層251b的材料的折射率接近位于液晶顯示元件224的玻璃襯底230 (參見圖3)的折射率以及PBS 223的光學(xué)構(gòu)件的折射率能減小由上述反射造成的光 損失的程度。另外，1/4波片251所采用的形狀與液晶顯示元件224的顯示區(qū)域240相同或者為如下的矩形形狀，該矩形的區(qū)域尺寸大于顯示區(qū)域240的區(qū)域尺寸，而比遮蔽件228的開口區(qū)域稍小。因此，由于遮蔽件228不覆蓋1/4波片251或者1/4波片251不覆蓋遮蔽件228，從而不會對投影圖像產(chǎn)生不利影響。圖16示出了可與1/4波片251結(jié)合使用的位置布置的另一示例。在圖16所示的示例中，1/4波片251采用足夠大的尺寸以位于遮蔽件228與PBS 223之間以及遮蔽件上方。在這種情況下，可通過1/4波片251的粘合層251b將遮蔽件228固定在PBS 223上。由于在1/4波片251與液晶顯示元件224之間定會形成間隙，因此，將折射率與粘合層251b的折射率接近的透明材料(如膠合劑)裝填到間隙中。通過如上所述將透明材料(例如，膠合劑)裝填于1/4波片251與液晶顯示元件224之間，能有效防止光損失的產(chǎn)生。另外，由于通過1/4波片251粘結(jié)遮蔽件228，能更容易地將遮蔽件布置在PBS 223上?！陡〉腇PC安裝空間》如圖3所示，液晶顯示元件224的撓性印刷電路板(FPC) 232在本實施例中被布置在液晶顯示元件224的較長側(cè)上。如之前的說明，假如PBS 223采用立方體形狀，則與液晶顯示元件的較短側(cè)相比，能在液晶顯示元件224的較長側(cè)處形成更大空間，該更大空間實現(xiàn)了更大安裝余裕。通過將FPC 232布置于如圖3所示的液晶顯示元件224的較長側(cè)，能將用于FPC 232的連接器單元234安置在上述空間余裕中，從而減小連接器單元234突出超過PBS 223的位于圖中右側(cè)上的表面(參見圖7)的程度。此外，如圖17所示，可利用與連接器單元234相反的側(cè)上的空間余裕以朝向投射側(cè)的偏移將液晶顯示元件224布置在PBS 223上，從而確保連接器單元234不會突出超過PBS表面。在圖17所示的示例中，表示液晶顯示元件224與連接器單元234的寬度之和的寬度尺寸x3小于PBS 223的每一邊的長度x0，因此，通過將顯示區(qū)域240的較長邊240a設(shè)定為接近全反射光輸出區(qū)域的邊界，可確保的是連接器單元234不會向右突出而超過PBS223的位于圖中右側(cè)上的表面。通過如上所述將連接器單元234布置于液晶顯示元件224的較長側(cè)，并以朝向投射側(cè)的偏移布置液晶顯示元件224，可使得FPC 232在PBS 223的拐角處彎曲更銳利的角度，這反過來進一步減小了安裝FPC232所需的空間。應(yīng)當(dāng)注意的是，如圖5(b)中所示，結(jié)合采用如下結(jié)構(gòu)的投影儀單元，應(yīng)以朝向光源側(cè)的偏移布置液晶顯示元件224，上述結(jié)構(gòu)為其中S偏振光作為照射光輸入到液晶顯示元件224的結(jié)構(gòu)。在此情況下，F(xiàn)PC 232的連接器單元將采用位于PBS 223右上方拐角處的位置，且FPC 232將彎曲而匹配PBS 223的上表面的外形。另外，通過使得圖17(b)中的字母E標(biāo)示的PBS 223的拐角成斜角，F(xiàn)PC 232能以較大曲率半徑彎曲。結(jié)果，F(xiàn)PC 232能更緩和地彎曲，且可將投影儀單元實現(xiàn)為更緊湊的單元。應(yīng)當(dāng)注意的是，由于液晶顯示元件224以朝向相反側(cè)(朝向投射側(cè))的偏移而布置，因此，字母E標(biāo)示的區(qū)域能成斜角，從而允許FPC 232更緩和地彎曲，而不會對投影圖像產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響。如果將連接器單元234設(shè)置于液晶顯示元件224的較短側(cè),則表示液晶顯示元件224的寬度與連接器單元234的寬度的和的寬度尺寸x3很可能大于PBS 223的每邊的尺寸 x0，且在這種情況下，F(xiàn)PC 232將需要大的安裝空間而不容易實現(xiàn)小型化。《照射光利用率的提高》在上述實施例中，由于發(fā)自光源的光沿著X方向和y方向各向同性地射出，且聚光透鏡222的折射光焦度被沿著X方向和y方向各向同性地施加，因此，液晶顯示元件224上發(fā)出照射光的照明區(qū)域300呈現(xiàn)圓形，如圖18(a)所示。但是，由于顯示區(qū)域240為矩形，其具有X方向上的較長側(cè)，照射陰影區(qū)域302的照射光得不到利用，從而造成浪費。因此，使用圖19所示的照射光學(xué)系統(tǒng)將圖18(a)中的照明區(qū)域300再成形為圖18(b)所示的橫向拉長形狀。圖19中的照射光學(xué)系統(tǒng)除此前描述的聚光透鏡222以外，還包括柱面透鏡222B。形成有柱面CS的柱面透鏡222B沿著y方向，即，顯示區(qū)域240的較短邊240b延伸所在的方向，施加折射光焦度。結(jié)果，由聚光透鏡222和柱面透鏡222B構(gòu)成的照射光學(xué)系統(tǒng)在顯示區(qū)域240的較短側(cè)延伸所在的方向(y方向)上顯現(xiàn)出高折射光焦度，而在顯示區(qū)域的較長側(cè)延伸所在的方向(X方向)上顯現(xiàn)出低折射光焦度。從而，減小了照明區(qū)域304的沿較短側(cè)的范圍，且照射光照射超過顯示區(qū)域240的區(qū)域減小，借此提高了照射光的利用率。應(yīng)當(dāng)注意的是，沿較短側(cè)給予強折射光焦度的照射光學(xué)系統(tǒng)的使用必定造成照射光沿較短側(cè)比沿較長側(cè)偏離理想平行狀態(tài)的程度更嚴(yán)重，且該偏離很可能會致使黑斑程度的加重。但是，如圖18(b)中所示，由于沿較短側(cè)的照明范圍在光軸周圍將被縮小，即，由于照明區(qū)域304變得離光軸不那么遠(yuǎn)，從而，因從理想平行狀態(tài)的偏離而造成的明暗現(xiàn)象不會變得明顯。盡管圖19示出了可與被用作照射光的P偏振光結(jié)合使用的結(jié)構(gòu)的示例，但也可結(jié)合S偏振光使用圖20所示的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖19所示的示例中的照射光學(xué)系統(tǒng)由多個透鏡構(gòu)成，即透鏡222和222B，從而沿y方向比沿x方向給予更強的折射光焦度的同時，將聚光透鏡222的一個表面(入射面)形成為圖20所不的不例中的柱面CS。米用此類單透鏡結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)投影儀單元的進一步小型化。另外，作為柱面的替代，非球面允許沿I方向給予更強的折射光焦度。應(yīng)當(dāng)注意的是，在上述示例中，顯示區(qū)域240的較長側(cè)延伸所在的方向以及PBS223的偏振分束膜223a順沿分布的方向(圖19中的x方向)一致，從而最小化黑斑程度。但是，如圖21所示，偏振分束膜223a所順沿分布的方向可與顯示區(qū)域240的較短側(cè)延伸所順沿的方向一致，從而很簡單地最大化照射光的利用效率。(變型)圖22至圖24示出了實施例的變型示例。圖22示出了照相機的外形圖。圖22中的照相機I包括布置在照相機主體10內(nèi)的攝影單元21和投影儀單元22。攝影單元21包括圖像傳感器211并通過位于照相機前表面的攝影窗口 212捕獲被攝體圖像。投影儀單元22還包括窗口，即，位于照相機前表面的投影窗口 22a，并在照相機的前面投射出投影圖像。
圖23示出了通過將P偏振光用作照射光而使其操作的投影單元22的結(jié)構(gòu)。在圖23中，(a)為從照相機的側(cè)面看的投影儀單元的側(cè)視圖，而(b)示出了從照相機的后面看的投影儀單元。圖中的投影儀單元與圖2中的投影儀單元22的不同點在于，前者包括布置于投影透鏡225后面的一級的三角棱鏡227。還很明顯的是，從照相機前表面?zhèn)乳_始到照相機后面?zhèn)?，依次布置光?21、聚光透鏡222和PBS 223。離開投影透鏡225的投影光在三角棱鏡227被反射向照相機前面的點，并經(jīng)由外殼226的開口 226a被投射到照相機前面的點。另外，將液晶顯示元件224取向為使得顯示區(qū)域240的較長邊240a水平延伸以確保投影圖像的較長側(cè)水平地(沿圖中的左/右方向)投射。圖24示出了在S偏振光被用作照射光時可用于液晶顯示設(shè)備224的位置布置。圖23(a)以及圖24中的(b)分別示出了投影儀單元22的側(cè)視圖以及沿照相機的后面看的視圖。在此構(gòu)造中，液晶顯示元件224布置在與PBS 223的側(cè)面相對的位置處，被用作照射光的S偏振光經(jīng)由PBS 223輸出。應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管在上述實施例中將投影儀裝置安裝在數(shù)碼相機上，但本發(fā)明不限于此示例，且也可將其用于安裝在便攜式設(shè)備(如代替數(shù)碼相機的便攜式電話)上的緊湊投影儀裝置。另外，盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了具體說明和描述，但本發(fā)明不限于此示例，且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，只要表征本發(fā)明的特征保持完整，且在不脫離本發(fā)明的精神、范圍和教導(dǎo)的前提下，可對其形式和細(xì)節(jié)進行各種改變。還應(yīng)注意的是，可與任意一個或更多個變型結(jié)合地使用實施例。此處通過引用并入以下優(yōu)先權(quán)申請的公開內(nèi)容2007年10月18日提交的日本專利申請JP2007-271218，2007年10月22日提交的日本專利申請JP2007-273867。
權(quán)利要求
1.一種攝影裝置，包括 攝影單元，通過攝影光學(xué)系統(tǒng)拍攝被攝體圖像； 投射単元，具有投射光學(xué)圖像與所述攝影光學(xué)系統(tǒng)不同的投射光學(xué)系統(tǒng)和使所述投射光學(xué)系統(tǒng)的光路彎曲的彎曲部件；以及 照相機殼體，收容所述攝影単元和所述投射単元，并且將攝影窗口和投射窗ロ設(shè)置在同一平面上，其中，所述攝影窗ロ將被攝體圖像向所述攝影光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)，所述投射窗ロ將由所述彎曲部件而彎曲了的光學(xué)圖像向外部引導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝影裝置，其中 所述彎曲部件設(shè)置在所述投射光學(xué)系統(tǒng)和所述投射窗ロ之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝影裝置，其中 所述彎曲部件將由所述投射光學(xué)系統(tǒng)射出的光學(xué)圖像反射并經(jīng)由所述投射窗ロ向外部引導(dǎo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝影裝置，其中 所述彎曲部件是三角棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝影裝置，其中 基于所述攝影單元的攝影方向和基于所述投射単元的投射方向大致相同。
全文摘要
攝影裝置包括攝影單元，通過攝影光學(xué)系統(tǒng)拍攝被攝體圖像；投射單元，具有投射光學(xué)圖像與攝影光學(xué)系統(tǒng)不同的投射光學(xué)系統(tǒng)和使投射光學(xué)系統(tǒng)的光路彎曲的彎曲部件；照相機殼體，收容攝影單元和投射單元，將攝影窗口和投射窗口設(shè)置在同一平面上，攝影窗口將被攝體圖像向攝影光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)，投射窗口將由彎曲部件而彎曲了的光學(xué)圖像向外部引導(dǎo)。
文檔編號H04N9/31GK102707550SQ201210141679
公開日2012年10月3日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者內(nèi)山貴之, 菅彰信 申請人:株式會社尼康