專利名稱：圖像投影用光學系統(tǒng)及圖像投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像投影用光學系統(tǒng)及使用該光學系統(tǒng)的圖像投影裝置。
背景技術(shù)：
最近，一般家庭的BS數(shù)字廣播用電視機、家庭影院等中，正在普及利用數(shù)字微鏡器件(DMD)(得克薩斯儀器公司商標)、反射型液晶光閥等反射型顯示元件、透射型液晶光閥等透射型顯示元件的高性能、低價格的圖像投影裝置，特別是從屏幕的背面?zhèn)冗M行圖像投影的背投型圖像投影裝置。
關(guān)于圖像投影用光學系統(tǒng)，在小型化、高性能方面也有很大進展，圖像質(zhì)量及其它的性能正在趕上高價的面板型電視機。
關(guān)于使用反射型顯示元件的圖像投影裝置，例如已在特開2003-114479號公報及特開2003-177320號公報中揭示，后者公報還揭示了使用透射型顯示元件的圖像投影裝置。
這些圖像投影裝置基本上具有為了將來自光源的光引導用來照射反射型顯示元件或透射型顯示元件的照明光學系統(tǒng)；以及將包含圖像信息的來自反射型顯示元件的反射投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)。
然而，隨著圖像投影裝置被認可作為電視機，迎來市場擴大，從圖像投影裝置小型化的觀點，另外從外形美觀的觀點，在例如將照明光學系統(tǒng)及投影光學系統(tǒng)配置在下部的圖像投影裝置的情況下，要求裝置在從正面?zhèn)葋砜丛搱D像投影裝置時，沒有屏幕下相連的、被稱為頜下部分或裙狀部分等部分(以下，有時稱為「屏幕下部分」)，或者要求裝置的該屏幕下部分的高度盡可能小，換句話說，要求裝置的屏幕下部分的從屏幕開始往屏幕下方向的長度(以下，有時稱為「屏幕下部分長度」)盡可能小。
一般來說，要求裝置的與配置照明光學系統(tǒng)及投影光學系統(tǒng)的區(qū)域相對應的、與屏幕相連的部分(以下，有時稱為「屏幕相連部分」)的長度小。
在以往的、從圖像投影裝置正面?zhèn)葋砜凑彰鞴鈱W系統(tǒng)等配置在裝置下部的圖像投影裝置中，照明光學系統(tǒng)的全部或大部分配置在與從顯示元件來的、入射至投影光學系統(tǒng)的投影光的光軸實質(zhì)上相同高度的位置，或者配置在該投影光軸的下側(cè)，相應地屏幕下部分的長度增大。特別是對照明光學系統(tǒng)設(shè)置的光源，通常為了將光向照明光學系統(tǒng)引導，具有拋物面形的較大的反射鏡(光反射構(gòu)件)，這與有關(guān)的照明光學系統(tǒng)的配置一起，將增大屏幕下部分長度。
另外，前述的特開2003-114479號公報還揭示了一種圖像投影裝置，該裝置為了減小屏幕下部分長度，采用使入射光彎曲從投影光學系統(tǒng)出射的所謂L型投影光學系統(tǒng)，同時將光源抬高配置，而且配置光源光軸，使其相對于水平傾斜得較大。但是，將光源抬高配置有限度，另外實際上由于有較大的光源反射鏡(光反射構(gòu)件)，因此屏幕下部分的縮小有限度。
因此，本發(fā)明的課題在于提供一種圖像投影用光學系統(tǒng)，是包含為了將來自光源的光引導用來照射顯示元件的照明光學系統(tǒng)、以及將包含圖像信息的來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影用光學系統(tǒng)，在用于圖像投影裝置時，能夠?qū)⑴c圖像投影裝置的配置該光學系統(tǒng)的區(qū)域相對應的屏幕相連部分的從屏幕開始的長度抑制得較小，或者能夠沒有該屏幕相連部分，相應地能夠使圖像投影裝置小型化。
另外，本發(fā)明的課題在于提供一種圖像投影裝置，是包含通過利用照明光照射而產(chǎn)生包含圖像信息的投影光的顯示元件、以及為了將來自光源的光引導用來照射該顯示元件的照明光學系統(tǒng)及將來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影裝置，能夠?qū)⑴c圖像投影裝置的配置該光學系統(tǒng)及投影光學系統(tǒng)的區(qū)域相對應的屏幕相連部分的從屏幕開始的長度抑制得較小，或者能夠沒有該屏幕相連部分，相應地能夠使裝置小型化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決前述課題，本發(fā)明提供下面的圖像投影用光學系統(tǒng)及圖像投影裝置。
(1)圖像投影用光學系統(tǒng)是包含為了將來自光源的光引導用來照射顯示元件的照明光學系統(tǒng)、以及將包含圖像信息的來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影用光學系統(tǒng)，配置該照明光學系統(tǒng)，使得該照明光學系統(tǒng)中的、來自前述光源的光軸相對于入射至該投影光學系統(tǒng)的投影光的光束，位于從該投影光學系統(tǒng)出射的投影光的存在區(qū)域側(cè)。
(2)圖像投影裝置是包含通過利用照明光照射而產(chǎn)生包含圖像信息的投影光的顯示元件、以及為了將來自光源的光引導用來照射該顯示元件的照明光學系統(tǒng)及將來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影裝置，配置該照明光學系統(tǒng)，使得該照明光學系統(tǒng)中的、來自前述光源的光軸相對于入射至該投影光學系統(tǒng)的投影光的光束，位于從該投影光學系統(tǒng)出射的投影光的存在區(qū)域側(cè)。
這樣，在本發(fā)明有關(guān)的圖像投影用光學系統(tǒng)及圖像投影裝置中，配置照明光學系統(tǒng)，使得該光學系統(tǒng)中的、來自光源的光軸相對于入射至投影光學系統(tǒng)的投影光的光束，位于從該投影光學系統(tǒng)出射的投影光的存在區(qū)域側(cè)。這時，只要這樣配置照明光學系統(tǒng)即可，即，使得不對圖像投影帶來障礙，使得該照明光學系統(tǒng)的來自光源的光軸位于對投影光學系統(tǒng)出射的投影光不產(chǎn)生干涉的區(qū)域。
雖然有的情況下照明光學系統(tǒng)在最后階段包含使照明光折返的折返反射鏡，但是總之，照明光學系統(tǒng)中的來自光源的光軸存在的部分占了照明光學系統(tǒng)的大部分。
在本發(fā)明有關(guān)的圖像投影用光學系統(tǒng)中，通過這樣配置，使得來自光源的光軸相對于入射至投影光學系統(tǒng)的投影光的光束，位于從投影光學系統(tǒng)出射的投影光的存在區(qū)域側(cè)，從而照明光學系統(tǒng)的占有較大空間的大部分位于從投影光學系統(tǒng)出射的投影光的存在區(qū)域側(cè)。
通過這樣，在圖像投影裝置中采用該圖像投影用光學系統(tǒng)時，照明光學系統(tǒng)能夠不會從投影光學系統(tǒng)出射的投影光的存在區(qū)域向相反側(cè)突出，或者抑制得較小，能夠沒有與圖像投影裝置的配置該光學系統(tǒng)的區(qū)域相對應的屏幕相連部分，或者將屏幕相連部分的從屏幕開始的長度抑制得較小，相應地能夠使圖像投影裝置小型化。
由于從投影光學系統(tǒng)出射的投影光存在的區(qū)域是比較大的空間區(qū)域，因此構(gòu)成照明光學系統(tǒng)的零部件也容易配置，也可以將來自光源的光軸水平或近似水平配置，換句話說，也可以將光源的光軸水平或近似水平配置，通過這樣，與使光源光軸相對于水平是傾斜的情況相比，也能夠延長光源壽命。
另外已經(jīng)知道，對于在圖像投影裝置中通常采用的光源，若將其光軸相對于水平過分傾斜，則壽命縮短。
在采用本發(fā)明有關(guān)的光學系統(tǒng)作為圖像投影用光學系統(tǒng)的本發(fā)明的圖像投影裝置中，由上述的情況可知，能夠沒有與裝置的該光學系統(tǒng)配置區(qū)域相對應的屏幕相連部分，或者將與裝置的該光學系統(tǒng)配置區(qū)域相對應的屏幕相連部分的長度抑制得較小，相應地能夠使整個裝置小型化，另外能夠水平或近似水平配置光源光軸，和使光源光軸相對于水平是傾斜的情況相比，還能夠延長光源壽命。
無論對于本發(fā)明有關(guān)的圖像投影用光學系統(tǒng)或本發(fā)明有關(guān)的圖像投影裝置，可以說有以下的結(jié)果。
前述照明光學系統(tǒng)中的來自前述光源的直線光軸的方向，可以設(shè)為與垂直于入射至前述投影光學系統(tǒng)的投影光的光束的方向平行的方向。通過這樣設(shè)定照明光學系統(tǒng)中的來自光源的直線光軸的方向，相應地能夠使圖像投影用光學系統(tǒng)小型化，進而能夠使圖像投影裝置小型化。
在這種情況下，也可以將照明光學系統(tǒng)中的來自前述光源的直線光軸的方向設(shè)定為水平(也包含實用上可以看作為水平的近似水平的情況)。
在這樣將照明光學系統(tǒng)中的直線光軸的方向設(shè)定為水平的情況下，也可以將前述顯示元件的顯示區(qū)的長邊水平配置，將投影圖像作為橫向較長的長方形。
前述投影光學系統(tǒng)也可以采用使入射它的前述入射投影光折返出射的L型投影光學系統(tǒng)。通過采用L型投影光學系統(tǒng)，相應地能夠使圖像投影用光學系統(tǒng)小型化，進而能夠使圖像投影裝置小型化。
在采用L型投影光學系統(tǒng)時，通過將照明光學系統(tǒng)中的來自光源的直線光軸的方向設(shè)定為垂直于該L型投影光學系統(tǒng)中的入射投影光的光軸與出射投影光的光軸所形成的平面的方向，相應地能夠使圖像投影用光學系統(tǒng)小型化，進而能夠使圖像投影裝置小型化。
前述顯示元件也可以是反射型顯示元件或透射型顯示元件的任何一種顯示元件。作為采用反射型顯示元件時的代表例子，可以舉出有利用像素的角度調(diào)制來顯示圖像的反射型顯示元件。
利用像素的角度調(diào)制來顯示圖像的反射型顯示元件，代表性的是DMD型反射型顯示元件。DMD型反射型顯示元件能夠?qū)υ娘@示區(qū)中排列的、構(gòu)成像素的光反射構(gòu)件入射照明光，同時控制光反射構(gòu)件，使其偏向軸(轉(zhuǎn)動軸)繞中心轉(zhuǎn)動，從而控制該構(gòu)件的光反射面的方向，通過這樣從顯示區(qū)反射包含圖像信息的光，利用它作為投影光。
利用像素的角度調(diào)制來顯示圖像的反射型顯示元件，可以是像素的角度調(diào)制用偏向軸與該顯示元件的矩形圖像顯示區(qū)的長邊平行的顯示元件，也可以是與短邊平行的顯示元件。
總之，在采用反射型顯示元件時，也可以采用全反射棱鏡單元(TIR棱鏡單元)。即，該全反射棱鏡單元將從前述照明光學系統(tǒng)出射的照明光引導至該顯示元件，同時將來自該顯示元件的包含前述圖像信息的投影光引導至前述投影光學系統(tǒng)。
TIR棱鏡單元是將使照明光入射的第1棱鏡、和使來自反射型顯示元件的包含圖像信息的反射投影光出射的第2棱鏡組合，將兩者互相相對的相鄰面作為邊界面。
TIR棱鏡單元實質(zhì)上分為所謂標準型(N-TIR棱鏡單元)與所謂反向型(R-TIR棱鏡單元)的兩種TIR棱鏡單元，標準型TIR棱鏡單元在邊界面將入射至第1棱鏡的光進行全反射，從第1棱鏡向顯示元件出射，來自顯示元件的反射投影光入射至第1棱鏡，透過邊界面，從第2棱鏡出射；反向型TIR棱鏡單元的入射至第1棱鏡的光透過邊界面，從第2棱鏡出射，照射顯示元件，來自顯示元件的反射投影光入射至第2棱鏡，在邊界面進行全反射，從第2棱鏡出射。
在本發(fā)明有關(guān)的圖像投影用光學系統(tǒng)中采用TIR棱鏡單元時，可采用N-TIR棱鏡單元或R-TIR棱鏡單元的任何一種棱鏡單元。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種圖像投影用光學系統(tǒng)，是包含為了將來自光源的光引導用來照射顯示元件的照明光學系統(tǒng)、以及將包含圖像信息的來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影用光學系統(tǒng)，在圖像投影裝置中采用時，能夠?qū)⑴c圖像投影裝置的配置該光學系統(tǒng)的區(qū)域相對應的屏幕相連部分的從屏幕開始的長度抑制得較小，或者能夠沒有該屏幕相連部分，相應地能夠使圖像投影裝置小型化。
另外，根據(jù)本發(fā)明，是包含通過利用照明光照射而產(chǎn)生包含圖像信息的投影光的顯示元件、以及為了將來自光源的光引導用來照射該顯示元件的照明光學系統(tǒng)及將來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影裝置，能夠?qū)⑴c圖像投影裝置的配置該照明光學系統(tǒng)及投影光學系統(tǒng)的區(qū)域相對應的屏幕相連部分的從屏幕開始的長度抑制得較小，或者能夠沒有該屏幕相連部分，相應地能夠使裝置小型化。


圖1所示為從裝置側(cè)面來看的本發(fā)明有關(guān)的圖像投影裝置例子的簡要構(gòu)成圖。
圖2所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹膱D1所示的圖像投影裝置的主要部分的配置關(guān)系圖。
圖3(A)為圖1所示的圖像投影裝置中的主要部分的側(cè)視圖，圖3(B)所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹耐谎b置中的主要部分圖。
圖4所示為圖1的圖像投影裝置中采用的反射型顯示元件圖。
圖5(A)及圖5(B)所示為本發(fā)明有關(guān)的圖像投影裝置的其它例子，圖5(A)為該裝置中的主要部分的側(cè)視圖，圖5(B)所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹脑撗b置中的主要部分圖。
圖6所示為圖5(A)及圖5(B)所示的圖像投影裝置中采用的反射型顯示元件圖。
圖7(A)及圖7(B)所示為本發(fā)明有關(guān)的圖像投影裝置的另外的其它例子，圖7(A)為該裝置中的主要部分的側(cè)視圖，圖7(B)所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹脑撗b置中的主要部分圖。
圖8所示為DMD型反射型顯示元件的其它例子圖。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
<第1實施形態(tài)>
圖1所示為從裝置側(cè)面來看的本發(fā)明有關(guān)的圖像投影裝置例子A的簡要構(gòu)成圖，圖2所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹耐谎b置的主要部分的配置關(guān)系圖。
圖3(A)為同一裝置中的圖像投影用的光學系統(tǒng)10、反射型顯示元件4及圖像反射鏡5等的側(cè)視圖，圖3(B)所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹耐徊糠謭D。
另外，在圖1及圖3(A)中，將光學系統(tǒng)10中的、后述的照明光學系統(tǒng)1進行簡化來表示。
從圖1至圖3(A)及圖3(B)所示的圖像投影裝置A，具有設(shè)置在殼體Bx內(nèi)的光源11、圖像投影用光學系統(tǒng)10、反射型顯示元件4、以及圖像反射鏡5，同時具有設(shè)置在殼體Bx的正面?zhèn)鹊钠聊?。
光源11包含發(fā)出白色光的燈111、反射鏡(反射構(gòu)件)112、以及UV-IR截止濾光片(紫外線-紅外線截止濾光片)12。
圖像投影用光學系統(tǒng)10包含照明光學系統(tǒng)1、全反射棱鏡單元(TIR棱鏡單元)2、以及投影光學系統(tǒng)3。
照明光學系統(tǒng)1包含色盤13、積分棒14、中繼光學系統(tǒng)15、以及折返反射鏡16。
光源11中的反射鏡112具有由旋轉(zhuǎn)橢圓面形成的反射面，將來自燈111的光進行反射，通過UV-IR截止濾光片12及色盤13，聚焦在積分棒14的入射面。向積分棒14的入射光在積分棒14的內(nèi)部進行多次反射，在該棒的射出面成為均勻的照明光。UV-IR截止濾光片12為了使得從燈111發(fā)射的紫外線及紅外線不照向照明光學系統(tǒng)1，將這些光進行反射，加以截止。
緊靠積分棒14前面的色盤13具有使R(紅色)、G(綠色)、以及B(藍色)透過的濾色片，通過使該盤旋轉(zhuǎn)，從而在時間上依次切換投影的色光，能夠使投影圖像形成彩色圖像。
從積分棒14射出的光經(jīng)過中繼光學系統(tǒng)15，用折返反射鏡16進行折返反射，經(jīng)過TIR棱鏡單元2，照射反射型顯示元件4。關(guān)于反射型顯示元件4，將在稍后說明。
來自反射型顯示元件4的反射光中，ON光(為了圖像投影而從像素反射來的反射投影光)再次經(jīng)過TIR棱鏡單元2，入射至投影光學系統(tǒng)3，從該光學系統(tǒng)3向圖像反射鏡5進行投影，在這里進行反射，對屏幕6進行圖像投影。
中繼光學系統(tǒng)15和與TIR棱鏡單元2互相粘貼的輸入透鏡20一起，將積分棒14的出射面的圖像向反射型顯示元件4的表面進行開投影，均勻照射該元件。即，積分棒14的出射面與顯示元件4的顯示面共軛，使積分棒出射面的形狀形成為與顯示元件4的顯示區(qū)41(參照圖4)近似的相似形，通過這樣能夠高效率照射元件4。
另外，使用折返反射鏡16，使照明光的光路布置小型化。
TIR棱鏡單元2在本例中是將第1棱鏡21及第2棱鏡22組合而成的、已述的反向型棱鏡單元(R-TIR棱鏡單元)。
入射至第1棱鏡21的照明光透過第2棱鏡22的臨界面，從第2棱鏡22出射，照射顯示元件4，用顯示元件4反射的包含圖像信息的投影光入射至第2棱鏡22，在臨界面進行全反射，從同一棱鏡22向投影光學系統(tǒng)3出射。
投影光學系統(tǒng)3是使對它的前述入射投影光折返出射的、所謂L型投影光學系統(tǒng)。通過這樣采用L型投影光學系統(tǒng)，圖像投影用光學系統(tǒng)10、進而圖像投影裝置A因此而小型化。
反射型顯示元件4在本例中是DMD型顯示元件，如圖4所示，顯示區(qū)41呈長方形。各像素42的角度調(diào)制用偏向軸(轉(zhuǎn)動軸)43與長方形顯示區(qū)41的長邊平行。反射型顯示元件4與TIR棱鏡單元2的第2棱鏡22的照明光出射面兼投影光入射面平行配置。圖3(B)中是從平面來看像素偏向軸43的方向的狀態(tài)，用點劃線表示作為參考。
另外，像素偏向軸43的方向也可以與顯示區(qū)41的短邊平行。但是，通過使偏向軸43的方向與顯示區(qū)41的長邊平行，能夠使對屏幕6投影的圖像是橫向較長的圖像。
在以上說明的圖像投影裝置A中，如圖所示，圖像投影用光學系統(tǒng)10的照明光學系統(tǒng)1中的、來自光源11的直線光軸α存在的部分，再進一步講是從光源11到折返反射鏡16的前面的直線光軸α存在的部分，占了照明光學系統(tǒng)1的大部分。
然后，來自光源11的直線光軸α這樣配置，使得與從TIR棱鏡單元2向投影光學系統(tǒng)3入射的投影光的光束β相比，位于從投影光學系統(tǒng)3出射的投影光γ的存在區(qū)域一側(cè)(在圖示例子中，位于光束β的上側(cè)區(qū)域)，但是位于不與投影光γ干涉的區(qū)域(在圖示例子中，位于投影光γ的下側(cè))。
因而，光源11及照明光學系統(tǒng)1的占了較大空間的大部分位于從投影光學系統(tǒng)3出射的投影光γ的存在區(qū)域一側(cè)。
通過這樣，能夠?qū)⒐庠?1及照明光學系統(tǒng)1向著從投影光學系統(tǒng)3出射的投影光γ存在區(qū)域的相反一側(cè)的區(qū)域(在圖示例子中，位于光束β的下側(cè)區(qū)域)突出抑制得較小，從而能夠?qū)D像投影裝置A的屏幕下部分7的長度(在圖中是屏幕下部分7的高度)h(參照圖1)抑制得較小，因此圖像投影裝置A能夠小型化。
另外，由于從投影光學系統(tǒng)3出射的投影光γ存在的區(qū)域是比較大的空間區(qū)域，因此構(gòu)成照明光學系統(tǒng)1的零部件也容易配置，再有，也可以將來自光源11的直線光軸α水平(也包含實用上可以看作為水平的近似水平的情況)配置，換句話說，也可以將光源11的光軸水平配置。
在圖像投影裝置A中，照明光學系統(tǒng)1這樣設(shè)置，使得來自光源11的直線光軸α水平配置，而且對于向投影光學系統(tǒng)3的入射投影光的光軸與來自投影光學系統(tǒng)3的出射投影光的光軸所形成的面，處于垂直方向，根據(jù)這一點，圖像投影裝置A也能夠小型化，同時通過光源11的光源光軸水平配置，與使光源光軸相對于水平處于傾斜的情況相比，也能夠延長光源壽命。
<第2實施形態(tài)>
圖5(A)及圖5(B)所示為本發(fā)明有關(guān)的圖像投影裝置的其它例子B。圖5(A)為圖像投影裝置B中的主要部分的側(cè)視圖，圖5(B)所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹脑撗b置B中的主要部分圖。
另外，在圖5(A)中，將圖像投影用光學系統(tǒng)10的照明光學系統(tǒng)1進行簡化來表示。
圖5(A)及圖5(B)所示的圖像投影裝置B是在圖1～圖3(A)及圖3(B)所示的圖像投影裝置A中，采用TIR棱鏡單元2’來代替TIR棱鏡單元2，同時采用反射型顯示元件4’來代替顯示元件4，再有將照明光學系統(tǒng)1中的折返反射鏡16的配置姿態(tài)進行稍微變化，使得將照明光引向棱鏡單元2’。除了這些方面以外，是與裝置A實質(zhì)上有同樣的結(jié)構(gòu)，對于和裝置A中的零部件及部分實質(zhì)上相同的零部件及部分，附加與裝置A相同的參照標號。
TIR棱鏡單元2’是將第1棱鏡21’及第2棱鏡22’組合而成的、已述的標準型棱鏡單元(N-TIR棱鏡單元)。對第1棱鏡21’附設(shè)輸入透鏡20’。
入射至第1棱鏡21’的照明光在第1棱鏡21’的臨界面被反射，從棱鏡21’出射，照射顯示元件4’，用顯示元件4’反射的包含圖像信息的投影光入射至第1棱鏡21’，透過臨界面，從第2棱鏡22’向投影光學系統(tǒng)3出射。
反射型顯示元件4’是DMD型顯示元件，如圖6所示，顯示區(qū)40呈長方形，各像素42’的角度調(diào)制用偏向軸(轉(zhuǎn)動軸)43’相對于長方形顯示區(qū)40的長邊傾斜45度。
元件4’與TIR棱鏡單元2’的第1棱鏡21’的照明光出射面兼反射投影光入射面平行配置。圖5(B)中是從平面來看像素偏向軸43’的方向的狀態(tài)，用點劃線表示作為參考。
該圖像投影裝置B也同樣，能夠利用光源11及照明光學系統(tǒng)1，通過棱鏡單元2’照射顯示元件4’，將來自元件4’的包含圖像信息的投影光通過棱鏡單元2’，入射至投影光學系統(tǒng)3，再從那里出射，用圖像反射鏡5折返，向屏幕進行圖像投影。
<第3實施形態(tài)>
圖7(A)及圖7(B)所示為本發(fā)明有關(guān)的圖像投影裝置的其它例子C。圖7(A)為圖像投影裝置C中的主要部分的側(cè)視圖，圖7(B)所示為從裝置背面?zhèn)葋砜吹脑撗b置C中的主要部分圖。
另外，在圖7(A)中，將圖像投影用光學系統(tǒng)10的照明光學系統(tǒng)1進行簡化來表示。
圖7(A)及圖7(B)所示的圖像投影裝置C是在圖1～圖3(A)及圖3(B)所示的圖像投影裝置A中，采用與裝置B中采用的相同類型的TIR棱鏡單元2”(由第1及第2棱鏡21”及22”構(gòu)成)來代替TIR棱鏡單元2，同時將照明光學系統(tǒng)1中的折返反射鏡16的配置姿態(tài)進行稍微變化，使得將照明光引向棱鏡單元2”。對棱鏡單元2”的第1棱鏡21”附設(shè)輸入透鏡20”。
除了這些方面以外，是與裝置A實質(zhì)上有同樣的結(jié)構(gòu)，對于和裝置A中的零部件及部分實質(zhì)上相同的零部件及部分，附加與裝置A相同的參照標號。
顯示元件4是圖4所示類型的顯示元件，但這里與TIR棱鏡單元2”的第1棱鏡21”的照明光出射面兼反射投影光入射面平行配置。圖7(B)中是從平面來看像素偏向軸43的方向的狀態(tài)，用點劃線表示作為參考。
另外，也可以采用顯示元件4’末代替顯示元件4，該顯示元件4’如圖6所示，顯示區(qū)40呈長方形，各像素42’的角度調(diào)制用偏向軸(轉(zhuǎn)動軸)43’相對于長方形顯示區(qū)40的長邊傾斜45度。
該圖像投影裝置C也同樣，能夠利用光源11及照明光學系統(tǒng)1，通過棱鏡單元2”照射顯示元件4，將來自元件4的包含圖像信息的投影光通過棱鏡單元2”，入射至投影光學系統(tǒng)3，再從那里出射，用圖像反射鏡5折返，向屏幕進行圖像投影。
在以上說明的圖像投影裝置B及C中也同樣，來自光源11的直線光軸α存在的部分占了照明光學系統(tǒng)1的大部分。
來自光源11的直線光軸α這樣配置，使得與從TIR棱鏡單元2’(或2”)向投影光學系統(tǒng)3入射的投影光的光束β相比，位于從投影光學系統(tǒng)3出射的投影光γ的存在區(qū)域一側(cè)(在圖示例子中，位于光束β的上側(cè)區(qū)域)，但是位于不與投影光γ干涉的區(qū)域(在圖示例子中，位于投影光γ的下側(cè))。
因而，光源11及照明光學系統(tǒng)1的大部分位于從投影光學系統(tǒng)3出射的投影光γ的存在區(qū)域一側(cè)。
通過這樣，能夠?qū)⒐庠?1及照明光學系統(tǒng)1向著從投影光學系統(tǒng)3出射的投影光γ存在區(qū)域的相反一側(cè)的區(qū)域(在圖示例子中，位于光束β的下側(cè)區(qū)域)突出抑制得較小，從而能夠?qū)D像投影裝置的屏幕下部分的長度抑制得較小，因此圖像投影裝置B及C能夠小型化。
另外，構(gòu)成照明光學系統(tǒng)1的零部件也容易配置，也可以將來自光源11的直線光軸α水平(也包含實用上可以看作為水平的近似水平的情況)配置，換句話說，也可以將光源11的光軸水平配置。
在圖像投影裝置B及C中，照明光學系統(tǒng)1這樣設(shè)置，使得來自其光源11的直線光軸α水平配置，而且對于向投影光學系統(tǒng)3的入射投影光的光軸與來自投影光學系統(tǒng)3的出射投影光的光軸所形成的面，處于垂直方向，根據(jù)這一點，圖像投影裝置B及C也能夠小型化，同時通過光源11的光源光軸水平配置，與使光源光軸相對于水平處于傾斜的情況相比，也能夠延長光源壽命。
另外，作為反射型顯示元件，除了以上說明的圖4及圖6所示的顯示元件以外，也可以例如圖8所示，采用矩形像素42”的兩邊分別與矩形顯示區(qū)41”的兩邊平行、像素偏向軸43”與顯示區(qū)41”的長邊平行(也可以與短邊平行)的元件4”等。
另外，本發(fā)明也可以適用于采用透射型顯示元件的圖像投影裝置。例如，也可以在圖1等所示的圖像投影裝置中，使來自照明光學系統(tǒng)的照明光透過能夠利用各像素的光透射性控制來顯示圖像的透射型顯示元件，從而得到包含圖像信息的投影光，將它入射至投影光學系統(tǒng)，對屏幕進行圖像投影。
另外，本發(fā)明不僅可用于折射光學系統(tǒng)，也可以適用于由曲面反射鏡構(gòu)成的反射光學系統(tǒng)、或具有折射透鏡及曲面反射鏡的反射折射光學系統(tǒng)。
在以上說明的實施形態(tài)中，來自光源的光軸是直線光軸，但來自光源的光軸沒有必要一定是直線光軸。但是，若是直線光軸，則具有的優(yōu)點是，容易簡化光學系統(tǒng)零部件的配置，容易減薄圖像投影裝置的進深厚度。
另外，在以上說明的實施形態(tài)中，是將圖像投影光學系統(tǒng)配置在圖像投影裝置的下部，將投影光從下往上投影，但也可以將圖像投影光學系統(tǒng)例如配置在圖像投影裝置的上部，將投影光從上往下投影。在這種情況下，能夠?qū)⑴c屏幕上相連部分的長度抑制得較小。
工業(yè)上的實用性本發(fā)明能夠提供一種圖像投影裝置，該圖像投影裝置沒有與圖像投影裝置的光學系統(tǒng)配置區(qū)域相對應的屏幕相連部分，或者將屏幕相連部分抑制得較小，作為整體來說相應實現(xiàn)小型化。
權(quán)利要求
1.一種圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，是包含為了將來自光源的光引導用來照射顯示元件的照明光學系統(tǒng)、以及將包含圖像信息的來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影用光學系統(tǒng)，配置該照明光學系統(tǒng)，使得該照明光學系統(tǒng)中的、來自所述光源的光軸相對于入射至該投影光學系統(tǒng)的投影光的光束，位于從該投影光學系統(tǒng)出射的投影光的存在區(qū)域側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學系統(tǒng)中的、來自所述光源的直線光軸的方向，是與垂直于入射至所述投影光學系統(tǒng)的投影光的光束的方向平行的方向。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學系統(tǒng)中的、來自所述光源的直線光軸的方向是水平。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，所述投影光學系統(tǒng)是使入射它的所述入射投影光折返出射的L型投影光學系統(tǒng)，來自所述光源的直線光軸的方向是垂直于該L型投影光學系統(tǒng)中的入射投影光的光軸與出射投影光的光軸所形成的平面的方向。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示元件是利用像素的角度調(diào)制來顯示圖像的反射型顯示元件。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，具有將從所述照明光學系統(tǒng)出射的照明光引導至所述顯示元件、同時將來自該顯示元件的、包含所述圖像信息的投影光引導至所述投影光學系統(tǒng)的全反射棱鏡單元。
7.如權(quán)利要求5或6所述的圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，所述反射型顯示元件是所述像素的角度調(diào)制用偏向軸與該顯示元件的矩形圖像顯示區(qū)的長邊平行的顯示元件。
8.如權(quán)利要求5或6所述的圖像投影用光學系統(tǒng)，其特征在于，所述反射型顯示元件是所述像素的角度調(diào)制用偏向軸與該顯示元件的矩形圖像顯示區(qū)的短邊平行的顯示元件。
9.一種圖像投影裝置，其特征在于，是具有包含通過利用照明光照射而產(chǎn)生包含圖像信息的投影光的顯示元件、以及為了將來自光源的光引導用來照射該顯示元件的照明光學系統(tǒng)及將來自該顯示元件的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)的圖像投影用光學系統(tǒng)的圖像投影裝置，該圖像投影用光學系統(tǒng)是權(quán)利要求1至8的任一項所述的圖像投影用光學系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像投影用光學系統(tǒng)及裝有該光學系統(tǒng)的圖像投影裝置，在圖像投影裝置中采用該光學系統(tǒng)時，能夠?qū)⒀b置的屏幕相連部分(例如屏幕下部分)的長度抑制得較小，或者能夠沒有屏幕相連部分，相應地能夠使裝置小型化。本發(fā)明的圖像投影用光學系統(tǒng)(10)包含為了將來自光源(11)的光引導用來照射顯示元件(4)的照明光學系統(tǒng)(1)、以及將包含圖像信息的來自顯示元件(4)的投影光進行投影用的投影光學系統(tǒng)(3)，配置照明光學系統(tǒng)(1)，使得照明光學系統(tǒng)(1)中的、來自光源(11)的直線光軸(α)相對于入射至投影光學系統(tǒng)(3)的投影光的光束(β)，位于從投影光學系統(tǒng)(3)出射的投影光(γ)的存在區(qū)域側(cè)。
文檔編號G03B21/10GK101095079SQ200580038909
公開日2007年12月26日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者林宏太郎, 澤村滋 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社