專利名稱：投影機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及投影機。
背景技術：
以往，已知有作為光均勻化光學系統(tǒng)的具備第1透鏡陣列、第2透鏡陣列以及重疊透鏡的投影機(例如，參照專利文獻1)。根據(jù)以往的投影機，從光源裝置射出的照明光束被具有多個第1小透鏡的第1透鏡陣列分割成多個部分光束，這些各部分光束由具有與多個第1小透鏡對應的多個第2小透鏡的第2透鏡陣列以及重疊透鏡的功能在被照明區(qū)域(電光調制裝置的圖像形成區(qū)域)重疊。因此，可以使照射電光調制裝置的圖像形成區(qū)域的光的面內(nèi)光強度分布大致均勻。
特開平8-304739號公報(圖11)然而，在以往的投影機中，電光調制裝置中的圖像形成區(qū)域的共軛點由于位于第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點，因此，例如，如果在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面存在缺陷等，則這樣的灰塵和缺陷等的像在圖像形成區(qū)域上成像。因此，在投影到投影面的圖像內(nèi)也包含灰塵和缺陷等的像，存在投影圖像的圖像品質降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明正是為了解決這樣的問題而提出的，其目的在于提供一種投影機，其能夠抑制由于在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等引起的投影圖像的圖像品質降低。
本發(fā)明的投影機，其特征在于，具備照明裝置，其具有向被照明區(qū)域側射出照明光束的光源裝置、具有用于將從上述光源裝置射出的照明光束分割成多個部分光束的多個第1小透鏡的第1透鏡陣列、具有與上述多個第1小透鏡對應的多個第2小透鏡的第2透鏡陣列；和用于使從上述多個第2小透鏡射出的各部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊透鏡；調制來自上述照明裝置的照明光束的電光調制裝置；以及投影由上述電光調制裝置調制的照明光束的投影光學系統(tǒng)；其中，上述電光調制裝置中的圖像形成區(qū)域的共軛點位于比上述第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點更靠近上述光源裝置側或者上述投影光學系統(tǒng)側，調整上述第2透鏡陣列中的各第2小透鏡的偏心量，使得通過上述第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的部分光束的各主光線在上述電光調制裝置的圖像形成區(qū)域上通過上述圖像形成區(qū)域的大致中心部。
因此，根據(jù)本發(fā)明的投影機，因為圖像形成區(qū)域的共軛點位于比第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置側或者投影光學系統(tǒng)側，所以圖像形成區(qū)域和第1小透鏡的透鏡曲面的頂點構成共軛的關系，即使例如在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等，也可以抑制這樣的灰塵和缺陷等的像在圖像形成區(qū)域上成像。其結果，能夠抑制在投影到投影面的圖像內(nèi)投影灰塵和缺陷等的像，可以抑制投影圖像的圖像品質降低。
這樣，本發(fā)明的投影機是可以抑制由于在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等引起的投影圖像的圖像品質降低的投影機。
然而，如果圖像形成區(qū)域的共軛點位于比第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置側(或者投影光學系統(tǒng)側)，則第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的像的成像位置不在圖像形成區(qū)域上，而是比圖像形成區(qū)域更向投影光學系統(tǒng)側(在圖像形成區(qū)域的共軛點位于比第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點更靠近投影光學系統(tǒng)側的情況下，比圖像形成區(qū)域更靠近光源裝置側。)偏移的位置。因此，通過第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域上不通過圖像形成區(qū)域的大致中心部，而是通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部偏移的位置。
如果具體說明，則如后述的圖3所示，在圖像形成區(qū)域的共軛點位于比第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置側的情況下，通過在比通過第1透鏡陣列的大致中心部的照明光軸更上方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向上方向偏移的位置。通過在比照明光軸更下方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向下方向偏移的位置。通過在比照明光軸更左方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向左方向偏移的位置。通過在比照明光軸更右方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向右方向偏移的位置。
此外，在圖像形成區(qū)域的共軛點位于比第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點更靠近投影光學系統(tǒng)側的情況下，通過在比通過第1透鏡陣列的大致中心部的照明光軸更上方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向下方向偏移的位置。通過在比照明光軸更下方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向上方向偏移的位置。通過在比照明光軸更左方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向右方向偏移的位置。通過在比照明光軸更右方配置的第1小透鏡的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域的大致中心部向左方向偏移的位置。
因此，使從第1透鏡陣列的多個第1小透鏡射出的各部分光束的全部在圖像形成區(qū)域上重疊變得困難，照射到圖像形成區(qū)域的光的均勻度降低。此外，照射到比圖像形成區(qū)域更外側的區(qū)域的照明光束的光量增加，圖像形成區(qū)域中的光的利用效率降低。
其結果，在投影面上得到均勻明亮的面內(nèi)顯示特性變得困難。
但是，根據(jù)本發(fā)明的投影機，因為調整第2透鏡陣列中的各第2小透鏡的偏心量，使得通過第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域上通過圖像形成區(qū)域的大致中心部，所以通過第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域上通過圖像形成區(qū)域的大致中心部。
因此，即使第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的像的成像位置在比圖像形成區(qū)域更向光源裝置側或者投影光學系統(tǒng)側偏移的位置，也可以使從第1透鏡陣列的多個第1小透鏡射出的各部分光束的全部在圖像形成區(qū)域上重疊，因此能夠抑制照射到圖像形成區(qū)域的光的均勻度的降低。此外，因為可以抑制照射到比圖像形成區(qū)域更外側的區(qū)域的照明光束的光量的增加，所以能夠抑制圖像形成區(qū)域中的光的利用效率的降低。
其結果，能夠在投影面上得到均勻明亮的面內(nèi)顯示特性。
在本發(fā)明的投影機中，理想地，上述共軛點和上述第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點之間的距離是在0.5mm～5.0mm的范圍內(nèi)。
如果圖像形成區(qū)域的共軛點和第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點之間的距離不足0.5mm，則在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等的情況下，這樣的灰塵和缺陷等的像有可能在圖像形成區(qū)域上成像。另一方面，如果圖像形成區(qū)域的共軛點和第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點之間的距離超過5.0mm，則因為第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的像在從圖像形成區(qū)域離開得比較大的位置成像，所以照射到比圖像形成區(qū)域更外側的區(qū)域的照明光束的光量進一步增加。并且，在第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的像在這樣的從圖像形成區(qū)域離開得比較大的位置成像的情況下，調整第2透鏡陣列中的各第2小透鏡的偏心量，使得通過第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域上通過圖像形成區(qū)域的大致中心部變得不容易。
根據(jù)以上觀點，理想地，圖像形成區(qū)域的共軛點和第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點之間的距離是在0.5mm～5.0mm的范圍內(nèi)，更理想的是在1.0mm～3.0mm的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的投影機中，理想地，上述共軛點位于空氣中。
通過這樣的結構，因為圖像形成區(qū)域的共軛點位于空氣中，即在第1透鏡陣列內(nèi)(第1透鏡陣列的光學媒體內(nèi))不存在，所以即使在第1透鏡陣列內(nèi)部存在氣泡和缺陷等，也能夠抑制這樣的氣泡和缺陷等的像在圖像形成區(qū)域上成像。其結果，能夠抑制在投影到投影面的圖像內(nèi)投影氣泡和缺陷等的像，能夠進一步抑制投影圖像的圖像品質降低。
在本發(fā)明的投影機中，理想地，還具備偏振變換元件，其在上述第2透鏡陣列和上述重疊透鏡之間配置，并將由上述第1透鏡陣列分割的各部分光束的偏振方向作為偏振方向一致的大致1種直線偏振光射出。
通過這樣的結構，本發(fā)明的投影機尤其適合于具備調制偏振光類型的電光調制裝置，例如使用液晶面板的電光調制裝置的投影機。
在本發(fā)明的投影機中，作為上述電光調制裝置，理想地，具備根據(jù)圖像信息調制多個顏色光的各個的多個電光調制裝置，并且還具備將來自上述照明裝置的照明光束分離成多個顏色光，并引導到上述多個電光調制裝置的各個的顏色分離導光光學系統(tǒng)；以及將由上述多個電光調制裝置調制的各個顏色光合成，并向上述投影光學系統(tǒng)射出的顏色合成光學系統(tǒng)。
通過這樣的結構，可以將能夠抑制由于在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等引起的投影圖像的圖像品質降低的投影機，作為圖像品質優(yōu)異(例如，3板式)的全彩色投影機。


圖1是示出實施方式1的投影機1000的光學系統(tǒng)的圖。
圖2是為了說明實施方式的投影機1000的效果而示出的概念圖。
圖3是為了說明實施方式的比較例2的投影機1000b而示出的概念圖。
圖4是為了說明實施方式的投影機1000的效果而示出的圖。
符號說明100-照明裝置；100ax-照明光軸；110-光源裝置；112-發(fā)光管；114-橢圓面反射器；116-輔助(反射)鏡；118-凹透鏡；120、120a、120b-第1透鏡陣列；122、122a、122b、122b1、122b2、122b3、122b4-第1小透鏡；130、130a、130b-第2透鏡陣列；132、132a、132b-第2小透鏡；140-偏振變換元件；150-重疊透鏡；200-顏色分離導光光學系統(tǒng)；210、220-分色鏡；230、240、250-反射鏡；260-入射側透鏡；270-中繼透鏡；300R、300G、300B-聚光透鏡；400R、400G、400B-液晶裝置；500-交叉分色棱鏡；600-投影光學系統(tǒng)；1000、1000a、1000b-投影機；C-圖像形成區(qū)域的共軛點；S-圖像形成區(qū)域；SCR-屏幕。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖所示的實施方式，說明本發(fā)明的投影機。
圖1是示出實施方式的投影機1000的光學系統(tǒng)的圖。
另外，在以下的說明中，將相互正交的3個方向分別作為z軸方向(圖1中的照明光軸100ax方向)、x軸方向(圖1中的與紙面平行并且與z軸正交的方向)以及y軸方向(圖1中的與紙面垂直并且與z軸正交的方向)。
實施方式的投影機1000如圖1所示，具備射出照明光束的照明裝置100，將來自照明裝置100的光分離成3個顏色光并引導到被照明區(qū)域的顏色分離導光光學系統(tǒng)200，作為根據(jù)圖像信息調制在顏色分離導光光學系統(tǒng)200分離的3個顏色光的各個的電光調制裝置的3個液晶裝置400R、400G、400B，作為合成由液晶裝置400R、400G、400B調制的顏色光的顏色合成光學系統(tǒng)的交叉分色棱鏡500；將由交叉分色棱鏡500合成的光投影到屏幕SCR等的投影面的投影光學系統(tǒng)600。
照明裝置100具有向被照明區(qū)域側射出照明光束的光源裝置110，具有用于將從光源裝置110射出的照明光束分割成多個部分光束的多個第1小透鏡122的第1透鏡陣列120，具有與多個第1小透鏡122對應的多個第2小透鏡132的第2透鏡陣列130，將由第1透鏡陣列120分割的各部分光束的偏振向作為偏振方向一致的大致1種直線偏振光射出的偏振變換元件140，用于使從偏振變換元件140射出的各部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊透鏡150。
光源裝置110具有橢圓面反射器114，在橢圓面反射器114的第1焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管112，在發(fā)光管112設置的、作為將從發(fā)光管112向被照明區(qū)域側射出的光向著橢圓面反射器114進行反射的反射單元的輔助鏡116，以及將在橢圓面反射器114處反射的聚焦光變換為大致平行光并向著第1透鏡陣列120射出的凹透鏡118。光源裝置110射出將照明光軸100ax作為中心軸的光束。
發(fā)光管112具有管球部，以及在管球部的兩側延伸的一對封閉部。
橢圓面反射器114具有貫穿插入、固定在發(fā)光管112的一方的封閉部的筒形的頭形部，以及將從發(fā)光管112發(fā)射的光向著第2焦點位置反射的反射凹面。
輔助鏡116夾持發(fā)光管112的管球部與橢圓面反射器114相對地設置，將從發(fā)光管112發(fā)射的光中沒有向著橢圓面反射器114的光返回發(fā)光管112，入射到橢圓面反射器114。
凹透鏡118被配置在橢圓面反射器114的被照明區(qū)域側。并且以將來自橢圓面反射器114的光向著第1透鏡陣列120射出的方式構成。
第1透鏡陣列120具有作為將來自凹透鏡118的光分割成多個部分光束的光束分割光學元件的功能，具有具備在與照明光軸100ax正交的面內(nèi)排列成矩陣形的多個第1小透鏡122的結構。第1小透鏡122的外形形狀相對于液晶裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域S(參照后述的圖4(b)。)的外形形狀是相似形狀。
第2透鏡陣列130是聚光由第1透鏡陣列120分割的多個部分光束的光學元件，與第1透鏡陣列120相同地，具有具備在與照明光軸100ax正交的面內(nèi)排列成矩陣形的多個第2小透鏡132的結構。
另外，對于第1透鏡陣列120以及第2透鏡陣列130，以后詳細說明。
偏振變換元件140是將由第1透鏡陣列120分割的各部分光束的偏振方向作為偏振方向一致的大致1種直線偏振光射出的偏振變換元件。
偏振變換元件140具有將來自光源裝置110的照明光束中包含的偏振成分中一方的直線偏振光成分直接透過、另一方的直線偏振光成分在與照明光軸100ax垂直的方向上反射的偏振分離層；將在偏振分離層反射的另一方的直線偏振光成分在與照明光軸100ax平行的方向上反射的反射層；將在反射層反射的另一方的直線偏振光成分變換為一方的直線偏振光成分的相位差板。
重疊透鏡150是用于對經(jīng)過第1透鏡陣列120、第2透鏡陣列130以及偏振變換元件140的多個部分光束聚光，并使其在液晶裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域S附近重疊的光學元件。另外，圖1所示的重疊透鏡150由1塊透鏡構成，但是也可以由組合了多個透鏡的復合透鏡構成。
顏色分離導光光學系統(tǒng)200具有第1分色鏡210以及第2分色鏡220、反射鏡230、240、250、入射側透鏡260、和中繼透鏡270。顏色分離導光光學系統(tǒng)200具有將從重疊透鏡150射出的照明光束分離成紅色光、綠色光以及藍色光3種顏色光，并將各個顏色光引導到作為照明對象的3個液晶裝置400R、400G、400B的功能。
第1分色鏡210以及第2分色鏡220是在基板上形成使規(guī)定波長區(qū)域的光束反射、其它波長區(qū)域的光束透過的波長選擇膜的光學元件。第1分色鏡210是反射紅色光成分、透過其它顏色光成分的鏡子。第2分色鏡220是反射綠色光成分、透過藍色光成分的鏡子。
在第1分色鏡210反射的紅色光成分通過反射鏡230偏轉，經(jīng)由聚光透鏡300R入射到紅色光用液晶裝置400R的圖像形成區(qū)域S。
聚光透鏡300R是為了將來自重疊透鏡150的各部分光束相對于各主光線變換成大致平行的光束而設置的。在其它液晶裝置400G、400B的光路前段配置的聚光透鏡300G、300B也與聚光透鏡300R一樣地構成。
在通過第1分色鏡210的綠色光成分以及藍色光成分中，綠色光成分由第2分色鏡220反射，通過聚光透鏡300G入射到綠色光用液晶裝置400G的圖像形成區(qū)域S。另一方面，藍色光成分透過第2分色鏡220，通過入射側透鏡260、入射側的反射鏡240、中繼透鏡270、射出側的反射鏡250以及聚光透鏡300B，入射到藍色光用液晶裝置400B的圖像形成區(qū)域S。入射側透鏡260、中繼透鏡270以及反射鏡240、250具有將透過第2分色鏡220的藍色光成分導向液晶裝置400B的功能。
另外，在藍色光的光路設置這樣的入射側透鏡260、中繼透鏡270以及反射鏡240、250是因為藍色光的光路長度比其它顏色光的光路長度長，是用于防止由于光的發(fā)散等引起的光的利用效率的下降。在本實施方式的投影機1000中，雖然由于藍色光的光路長度長而設置成這樣的結構，但是也可以考慮加長紅色光的光路長度，將入射側透鏡260、中繼透鏡270以及反射鏡240、250用于紅色光的光路。
液晶裝置400R、400G、400B根據(jù)圖像信息調制照明光束形成彩色圖像，作為光源裝置110的照明對象。另外，雖然省略了圖示，但是在聚光透鏡300R、300G、300B和各液晶裝置400R、400G、400B之間，分別插入配置有入射側偏振板，在各液晶裝置400R、400G、400B和交叉分色棱鏡500之間，分別插入配置有射出側偏振板。通過這些入射側偏振板、液晶裝置400R、400G、400B以及射出側偏振板，進行入射的各顏色光的光調制。
液晶裝置400R、400G、400B在一對透明玻璃基板間密封封入作為電光物質的液晶。例如，將多晶硅TFT作為開關元件，根據(jù)所給與的圖像信息，調制從入射側偏振板射出的1種直線偏振光的偏振方向。
作為顏色合成光學系統(tǒng)的交叉分色棱鏡500是合成從射出側偏振板射出的分別對各顏色光進行了調制的光學像、從而形成彩色圖像的光學元件。該交叉分色棱鏡500構成使4個直角棱鏡粘合在一起的平面看大致正方形，在使直角棱鏡彼此粘合的大致X字形的界面上形成有電介質多層膜。在大致X字形的一個界面上形成的電介質多層膜反射紅色光，在另一個界面上形成的電介質多層膜反射藍色光，通過這些電介質多層膜，紅色光以及藍色光偏轉，與綠色光的行進方向一致，從而合成3個顏色光。
從交叉分色棱鏡500射出的彩色圖像通過投影光學系統(tǒng)600放大投影，在屏幕SCR上形成大畫面圖像。
實施方式的投影機1000的特征在于液晶裝置400R、400G、400B中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C的位置以及第2透鏡陣列130中的各第2小透鏡132的結構。以下，通過對實施方式的投影機1000的結構和實施方式的比較例1的投影機1000a的結構和比較例2的投影機1000b的結構進行比較說明，詳細說明實施方式的投影機1000的效果。
圖2是為了說明實施方式的投影機1000的效果而示出的概念圖。圖2(a)是為了說明實施方式的比較例1的投影機1000a而示出的概念圖，圖2(b)是為了說明實施方式的比較例2的投影機1000b而示出的概念圖，圖2(c)是為了說明實施方式的投影機1000而示出的概念圖。
另外，在圖2(a)～圖2(c)中，為了容易說明，在投影機中的各光學系統(tǒng)中，只圖示了第1透鏡陣列、第2透鏡陣列、重疊透鏡以及液晶裝置(圖像形成區(qū)域S)，關于其它的光學系統(tǒng)(偏振變換元件等)省略圖示。
圖3是為了說明實施方式的比較例2的投影機1000b而示出的概念圖。圖3(a)是示出通過在比照明光軸100ax更上方配置的第1小透鏡122b1的部分光束的主光線的概念圖，圖3(b)是示出通過在比照明光軸100ax更下方配置的第1小透鏡122b2的部分光束的主光線的概念圖，圖3(c)是示出通過在比照明光軸100ax更左方配置的第1小透鏡122b3的部分光束的主光線的概念圖，圖3(d)是示出通過在比照明光軸100ax更右方配置的第1小透鏡122b4的部分光束的主光線的概念圖。
圖4是為了說明實施方式的投影機1000的效果而示出的圖。圖4(a)是示出在實施方式的比較例2的投影機1000b的情況下圖像形成區(qū)域S的面內(nèi)光強度分布的圖，圖4(b)是示出在實施方式的投影機1000的情況下圖像形成區(qū)域S的面內(nèi)光強度分布的圖。
比較例1的投影機1000a基本上具有與實施方式的投影機1000非常相似的結構，但與實施方式的投影機1000的不同之處在于，液晶裝置中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C的位置以及第2透鏡陣列中的各第2小透鏡的結構。即，在比較例1的投影機1000a中，液晶裝置400R、400G、400B中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C如圖2(a)所示，位于第1透鏡陣列120a的各第1小透鏡122a中的透鏡曲面的頂點。此外，第2透鏡陣列130a的各第2小透鏡132a不偏心。另外，比較例1的投影機1000a在除了液晶裝置中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C的位置以及第2透鏡陣列中的各第2小透鏡的結構以外的點，具有與實施方式的投影機1000同樣的結構。
在比較例1的投影機1000a中，液晶裝置400R、400G、400B中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C位于第1透鏡陣列120a的各第1小透鏡122a中的透鏡曲面的頂點，因此，例如如果在第1小透鏡122a的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等，則這樣的灰塵和缺陷等的像在圖像形成區(qū)域S上成像。因此，在投影到屏幕SCR的圖像內(nèi)也包含灰塵和缺陷等的像，投影圖像的圖像品質降低。
作為可以解決在這樣的比較例1的投影機1000a中的問題的投影機，有比較例2的投影機1000b。
比較例2的投影機1000b基本上具有與比較例1的投影機1000a非常相似的結構，但與比較例1的投影機1000a的不同在于，液晶裝置中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C的位置。即，在比較例2的投影機1000b中，液晶裝置400R、400G、400B中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C如圖2(b)所示，位于比第1透鏡陣列120a的各第1小透鏡122a中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置110側。另外，比較例2的投影機1000b在除了液晶裝置中的圖像形成區(qū)域S的共軛點C的位置以外的點，具有與比較例1的投影機1000a同樣的結構。
根據(jù)比較例2的投影機1000b，圖像形成區(qū)域S的共軛點C位于比第1透鏡陣列120b的各第1小透鏡122b中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置110側，所以圖像形成區(qū)域S和第1小透鏡122b的透鏡曲面的頂點不構成共軛的關系，即使例如在第1小透鏡122b的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等，也可以抑制這樣的灰塵和缺陷等的像在圖像形成區(qū)域S上成像。其結果，能夠抑制在投影到屏幕SCR的圖像內(nèi)投影灰塵和缺陷等的像，可以抑制投影圖像的圖像品質降低。
但是，在比較例2的投影機1000b中，存在以下所示的問題。即，根據(jù)比較例2的投影機1000b，由于圖像形成區(qū)域S的共軛點C位于比第1透鏡陣列120b的各第1小透鏡122b中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置110側，因此如圖2(b)所示，第1透鏡陣列120b中的各第1小透鏡122b的像的成像位置不在圖像形成區(qū)域S上，而是比圖像形成區(qū)域S更向投影光學系統(tǒng)600側偏移的位置。因此，通過第1透鏡陣列120b中的各第1小透鏡122b的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域S上不通過圖像形成區(qū)域S的大致中心部，而是通過從圖像形成區(qū)域S的大致中心部偏移的位置。
如果使用圖3具體地說明，則在圖像形成區(qū)域S的共軛點C位于比第1透鏡陣列120b的各第1小透鏡122b中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置110側的情況下，通過在比通過第1透鏡陣列120b的大致中心部的照明光軸100ax更上方配置的第1小透鏡122b1的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域S的大致中心部向上方向偏移的位置(參照圖3(a)。)。通過在比照明光軸100ax更下方配置的第1小透鏡122b2的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域S的大致中心部向下方向偏移的位置(參照圖3(b)。)。通過在比照明光軸100ax更左方(從光源裝置110側看左方)配置的第1小透鏡122b3的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域S的大致中心部向左方向偏移的位置(參照圖3(c)。)。通過在比照明光軸100ax更右方(從光源裝置110側看右方)配置的第1小透鏡122b4的部分光束的主光線通過從圖像形成區(qū)域S的大致中心部向右方向偏移的位置(參照圖3(d)。)。
因此，使從第1透鏡陣列120b的多個第1小透鏡122b射出的各部分光束的全部在圖像形成區(qū)域S上重疊變得困難，照射到圖像形成區(qū)域S的光的均勻度降低。此外，照射到比圖像形成區(qū)域S更外側的區(qū)域的照明光束的光量增加，圖像形成區(qū)域S中的光的利用效率降低(參照圖4(a)。)。
其結果，在屏幕SCR上得到均勻明亮的面內(nèi)顯示特性變得困難。
全部解決以上說明的比較例1的投影機1000a中的問題以及比較例2的投影機1000b中的問題的是本發(fā)明的實施方式的投影機1000。
根據(jù)實施方式的投影機1000，圖像形成區(qū)域S的共軛點C如圖2(c)所示，位于比第1透鏡陣列120的各第1小透鏡122中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置110側，因此圖像形成區(qū)域S和第1小透鏡122的透鏡曲面的頂點不構成共軛的關系，即使例如在第1小透鏡122的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等，也可以抑制這樣的灰塵和缺陷等的像在圖像形成區(qū)域S上成像。其結果，能夠抑制在投影到屏幕SCR的圖像內(nèi)投影灰塵和缺陷等的像，可以抑制投影圖像的圖像品質降低。
此外，根據(jù)實施方式的投影機1000，因為調整第2透鏡陣列130中的各第2小透鏡132的偏心量，使得通過第1透鏡陣列120中的各第1小透鏡122的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域S上通過圖像形成區(qū)域S的大致中心部，所以通過第1透鏡陣列120中的各第1小透鏡122的部分光束的各主光線如圖2(c)所示，在圖像形成區(qū)域S上通過圖像形成區(qū)域S的大致中心部。
因此，即使第1透鏡陣列120中的各第1小透鏡122的像的成像位置是比圖像形成區(qū)域S更向光源裝置110側偏移的位置，也由于可以使從第1透鏡陣列120的多個第1小透鏡122射出的各部分光束的全部在圖像形成區(qū)域S上重疊，因此能夠抑制照射到圖像形成區(qū)域S的光的均勻度的降低。此外，因為能夠抑制照射到比圖像形成區(qū)域更外側的區(qū)域的照明光束的光量的增加，所以能夠抑制圖像形成區(qū)域S中的光的利用效率的降低(參照圖4(b)。)。
其結果，可以在屏幕SCR上得到均勻明亮的面內(nèi)顯示特性。
這樣，實施方式的投影機1000成為可以抑制由于在第1小透鏡122的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等引起的投影圖像的圖像品質降低的投影機。此外，成為可以在屏幕SCR上得到均勻明亮的面內(nèi)顯示特性的投影機。
在實施方式的投影機1000中，圖像形成區(qū)域S的共軛點C和第1透鏡陣列120的各第1小透鏡122中的透鏡曲面的頂點之間的距離設定為1.5mm。
如果圖像形成區(qū)域S的共軛點C和第1透鏡陣列120的各第1小透鏡122中的透鏡曲面的頂點之間的距離不足0.5mm，則在第1小透鏡122的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等的情況下，這樣的灰塵和缺陷等的像有可能在圖像形成區(qū)域S上成像。另一方面，如果圖像形成區(qū)域S的共軛點C和第1透鏡陣列120的各第1小透鏡122中的透鏡曲面的頂點之間的距離超過5.0mm，則因為第1透鏡陣列120中的各第1小透鏡122的像在從圖像形成區(qū)域S離開得比較大的位置成像，所以照射到比圖像形成區(qū)域S更外側的區(qū)域的照明光束的光量進一步增加。于是，在第1透鏡陣列120中的各第1小透鏡122的像在這樣的從圖像形成區(qū)域S離開得比較大的位置成像的情況下，調整第2透鏡陣列130中的各第2小透鏡132的偏心量，使得通過第1透鏡陣列120中的各第1小透鏡122的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域S上通過圖像形成區(qū)域S的大致中心部變得不容易。
根據(jù)以上觀點，理想地，圖像形成區(qū)域S的共軛點C和第1透鏡陣列120的各第1小透鏡122中的透鏡曲面的頂點之間的距離是在0.5mm～5.0mm的范圍內(nèi)，更理想地，是在1.0mm～3.0mm的范圍內(nèi)。
在實施方式的投影機1000中，如圖2(c)所示，圖像形成區(qū)域S的共軛點C位于空氣中，即在第1透鏡陣列120內(nèi)(第1透鏡陣列120的光學媒體內(nèi))不存在，因此即使在第1透鏡陣列120內(nèi)部存在氣泡和缺陷等，也能夠抑制這樣的氣泡和缺陷等的像在圖像形成區(qū)域S上成像。其結果，能夠抑制在投影到屏幕SCR的圖像內(nèi)投影氣泡和缺陷等的像，可以進一步抑制投影圖像的圖像品質降低。
在實施方式的投影機1000中，進一步具備偏振變換元件140，其被配置在第2透鏡陣列130和重疊透鏡150之間，將由第1透鏡陣列120分割的各部分光束的偏振方向作為偏振方向一致的大致1種直線偏振光射出。因此，實施方式的投影機1000特別適合于具備調制偏振光類型的電光調制裝置，例如使用液晶面板的電光調制裝置的投影機。
在實施方式的投影機1000中，作為電光調制裝置，具備根據(jù)圖像信息調制紅色光、綠色光以及藍色光3個顏色光的各個的3個液晶裝置400R、400G、400B，并且進一步具備將來自照明裝置100的照明光束分離成3個顏色光、并各自引導到3個液晶裝置400R、400G、400B的顏色分離導光光學系統(tǒng)200，以及合成由3個液晶裝置400R、400G、400B調制的各個顏色光并向投影光學系統(tǒng)600射出的交叉分色棱鏡500，因此能夠將可以抑制由于在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等引起的投影圖像的圖像品質降低的投影機作為圖像品質優(yōu)異的3板式的全彩色投影機。
以上，根據(jù)上述實施方式說明了本發(fā)明的投影機，但是本發(fā)明并不限于上述的實施方式，在不脫離其精神的范圍中可以在各種形態(tài)中實施，例如也可以進行以下的變形。
(1)上述實施方式的投影機1000雖然以液晶裝置的圖像形成區(qū)域S的共軛點C位于比第1透鏡陣列120的各第1小透鏡122中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置110側的情況為例進行了說明，但是本發(fā)明并不限于此，也可以是液晶裝置的圖像形成區(qū)域S的共軛點C位于比第1透鏡陣列120的各第1小透鏡122中的透鏡曲面的頂點更靠近投影光學系統(tǒng)600側的結構。
(2)在上述實施方式的投影機1000中，為了容易說明，雖然說明了在比較例1的投影機1000a以及比較例2的投影機1000b中都使用第2透鏡陣列中的各第2小透鏡沒有偏心的情形，通過使這樣的沒有偏心的第2透鏡陣列中的各第2小透鏡適當?shù)仄?調整偏心量)，得到本發(fā)明的效果，但是本發(fā)明并不限于此。例如，在具備第2透鏡陣列中的各第2小透鏡偏心的投影機中，通過進一步適當?shù)卣{整第2透鏡陣列中的各第2小透鏡的偏心量，得到本發(fā)明的效果是不言自喻的。
(3)上述實施方式的投影機1000作為電光調制裝置，是具備3個液晶裝置的所謂3板式的投影機，但本發(fā)明并不限于此，也可以在具備1個、2個或者4個以上的液晶裝置的投影機中適用本發(fā)明。
(4)上述實施方式的投影機1000是透過型的投影機，但并不限于此。本發(fā)明也可以適用于反射型的投影機。在此，所謂「透過型」是指作為如透過型的電光調制裝置等的光調制單元的電光調制裝置透過光的類型，所謂「反射型」是指作為如反射型的電光調制裝置的光調制單元的電光調制裝置反射光的類型。在反射型的投影機中適用本發(fā)明的情況下，也能夠得到與透過型的投影機同樣的效果。
(5)上述實施方式的投影機1000，作為電光調制裝置，使用采用液晶面板的液晶裝置，但是本發(fā)明并不限于此。作為電光調制裝置，一般只要根據(jù)圖像信息調制入射光即可，也可以利用微鏡型光調制裝置等。作為微鏡型光調制裝置，例如可以使用DMD(數(shù)字微鏡器件)(TI公司的商標)。
(6)上述實施方式的投影機1000，作為光源裝置110，使用具有橢圓面反射器114、在橢圓面反射器114的第1焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管112、將在橢圓面反射器114反射的聚焦光向著第1透鏡陣列120射出的凹透鏡118的光源裝置，但是本發(fā)明并不限于此，也可以理想地使用具有拋物面反射鏡以及在拋物面反射鏡的焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管的光源裝置。
(7)另外，本發(fā)明可以適用于從觀察投影圖像側投影的正投影型投影機，也可以適用于從與觀察投影圖像側相反的一側投影的背投影型投影機。
權利要求
1.一種投影機，其特征在于，具備照明裝置，其具有向被照明區(qū)域側射出照明光束的光源裝置，具有用于將從上述光源裝置射出的照明光束分割成多個部分光束的多個第1小透鏡的第1透鏡陣列，具有與上述多個第1小透鏡對應的多個第2小透鏡的第2透鏡陣列，用于使從上述多個第2小透鏡射出的各部分光束在被照明區(qū)域重疊的重疊透鏡；調制來自上述照明裝置的照明光束的電光調制裝置；以及投影由上述電光調制裝置調制的照明光束的投影光學系統(tǒng)；其中，上述電光調制裝置中的圖像形成區(qū)域的共軛點位于比上述第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點更靠近上述光源裝置側或者上述投影光學系統(tǒng)側，調整上述第2透鏡陣列中的各第2小透鏡的偏心量，使得通過上述第1透鏡陣列中的各第1小透鏡的部分光束的各主光線在上述電光調制裝置的圖像形成區(qū)域上通過上述圖像形成區(qū)域的大致中心部。
2.如權利要求1所述的投影機，其特征在于上述共軛點與上述第1透鏡陣列的各第1小透鏡中的透鏡曲面的頂點之間的距離是在0.5mm～5.0mm的范圍內(nèi)。
3.如權利要求1或者2所述的投影機，其特征在于上述共軛點位于空氣中。
4.如權利要求1～3任意一項所述的投影機，其特征在于還具備偏振變換元件，其被配置在上述第2透鏡陣列和上述重疊透鏡之間，將由上述第1透鏡陣列分割的各部分光束的偏振方向作為偏振方向一致的大致一種直線偏振光射出。
5.如權利要求1～4任意一項所述的投影機，其特征在于作為上述電光調制裝置，具備根據(jù)圖像信息調制多個顏色光的各個的多個電光調制裝置，并且進一步具備將來自上述照明裝置的照明光束分離成多個顏色光，并引導到上述多個電光調制裝置的各個的顏色分離導光光學系統(tǒng)；以及合成由上述多個電光調制裝置調制的各個顏色光，并向上述投影光學系統(tǒng)射出的顏色合成光學系統(tǒng)。
全文摘要
提供一種可以抑制由于在第1小透鏡的透鏡曲面上附著灰塵、在透鏡曲面上存在缺陷等引起的投影圖像的圖像品質降低的投影機，該投影機(1000)具備照明裝置，其具有光源裝置、具有多個第1小透鏡(122)的第1透鏡陣列(120)、具有與多個第1小透鏡(122)對應的多個第2小透鏡(132)的第2透鏡陣列(130)、和重疊透鏡(150)；液晶裝置(400R、400G、400B)；以及投影光學系統(tǒng)；液晶裝置(400R、400G、400B)的圖像形成區(qū)域(S)的共軛點(C)位于比各第1小透鏡(122)中的透鏡曲面的頂點更靠近光源裝置側；調整各第2小透鏡(132)的偏心量，使得通過各第1小透鏡(122)的部分光束的各主光線在圖像形成區(qū)域(S)上通過圖像形成區(qū)域(S)的大致中心部。
文檔編號G02B27/18GK1949077SQ20061014226
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權日2005年10月14日
發(fā)明者秋山光一 申請人:精工愛普生株式會社