專利名稱：投影型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將圖像投影到屏幕上的投影型顯示裝置，更詳細(xì)地說涉及一種使用了由數(shù)字微鏡(Digital Micromirror以下簡稱為DMD)或反射型液晶顯示元件等構(gòu)成的反射型光閥的投影型顯示裝置。
背景技術(shù)：
使用反射型光閥的投影型顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)大致分為遠(yuǎn)心型和非遠(yuǎn)心型兩種。在遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)中，通過使用棱鏡使投影透鏡相對于反射型光閥為遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)。在非遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)中，不使用棱鏡，投影透鏡相對于反射型光閥為非遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)。
近年來，在投影型顯示裝置中，開發(fā)了具有使投影透鏡向上下等移位的功能(透鏡移位功能)以便能夠不移動裝置主體就能夠任意移動投影范圍的裝置。為了實(shí)現(xiàn)這樣的透鏡移位功能，提出采用使用全反射棱鏡的遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
另一方面，作為用于投影型顯示裝置的非遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)，提出了這樣的光學(xué)系統(tǒng)使用將來自光源的光導(dǎo)向DMD的聚光透鏡、和投射由DMD反射的光的投影透鏡，通過使聚光透鏡配合投影透鏡的移動(移位)偏心，來使在DMD上的入射角度發(fā)生變化(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2001-42256號公報(bào)(第4-5頁，圖3)專利文獻(xiàn)2日本特開2003-75768號公報(bào)(第3-4頁，圖1)但是，如專利文獻(xiàn)1所述，在為了實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能而采用使用了棱鏡的遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)的情況下，由于在棱鏡的界面發(fā)生的反射，光利用效率降低，并且，在棱鏡的界面上的反射光成為雜散光，因此，存在投影圖像的輝度和對比度降低的問題。另外，由于設(shè)置棱鏡，還存在投影型顯示裝置的價(jià)格上升的問題。
另一方面，如專利文獻(xiàn)2所述，在為了實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能而采用非遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)的情況下，為了使照明光學(xué)系統(tǒng)的聚光透鏡配合投影透鏡的移動偏心，可動部分增多，其結(jié)果為，存在導(dǎo)致投影型顯示裝置大型化和價(jià)格的上升的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種投影型顯示裝置，其采用非遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)，在不使照明光學(xué)系統(tǒng)的聚光透鏡偏心的情況下實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能，投影圖像的輝度和對比度高，而且裝置小型、價(jià)格便宜。
本發(fā)明的投影型顯示裝置具有照明光學(xué)系統(tǒng)，其包括光源；反射型光閥，其在被上述照明光學(xué)系統(tǒng)照明的被照明面上具有圖像形成區(qū)域；投影光學(xué)系統(tǒng)，其是對在上述反射型光閥的上述圖像形成區(qū)域上形成的圖像進(jìn)行放大投影的投影光學(xué)系統(tǒng)，其可以沿與投影光軸大致正交的方向移位。上述投影光學(xué)系統(tǒng)的F值小于上述照明光學(xué)系統(tǒng)的F值。另外，在上述投影光學(xué)系統(tǒng)與上述反射型光閥之間具有限定上述投影光學(xué)系統(tǒng)的入射側(cè)開口部的開口部限定部件，該開口部限定部件是不隨上述投影光學(xué)系統(tǒng)的移位而移動的部件。
根據(jù)本發(fā)明，通過構(gòu)成為使投影光學(xué)系統(tǒng)的F值小于照明光學(xué)系統(tǒng)的F值，并在反射型光閥與投影光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)置投影光學(xué)系統(tǒng)的入射側(cè)開口部(固定)，能夠在不使聚光透鏡偏心的情況下，使用非遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能。即，能夠在不導(dǎo)致投影型顯示裝置大型化和價(jià)格上升的情況下實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能。
另外，在本發(fā)明中，在反射型光閥與投影光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)有限定入射側(cè)開口部的開口部限定部件，因此，防止了移動投影光學(xué)系統(tǒng)時(shí)有不需要的光到達(dá)屏幕，從而能夠獲得良好的對比度。
此外，在本發(fā)明中，由于不需要采用使用了棱鏡的遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)，因此，能夠提供光利用效率高、對比度良好的便宜的投影型顯示裝置。
并且，通過構(gòu)成為使與投影光軸大致正交的方向的位移量SP、開口部限定部件的入射側(cè)開口部的直徑E、投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面的有效口徑EP、以及反射型光閥的垂直掃描方向的尺寸Vd滿足E＜EP0.7×Vd＞SP＞0.4×Vd，在不使構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)部件偏心的情況下，使用非遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，僅通過使投影光學(xué)系統(tǒng)沿相對于投影光軸大致正交的方向移位，就能夠?qū)崿F(xiàn)良好的透鏡移位功能。其結(jié)果為，能夠抑制裝置的大型化和價(jià)格的上升。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影型顯示裝置的基本結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2是概念性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影型顯示裝置的光強(qiáng)度均勻化元件和DMD元件的關(guān)系的圖。
圖3是向箭頭方向觀察圖1中的投影型顯示裝置的用III-III線所表示的面的側(cè)視圖。
圖4(A)和圖4(B)是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的透鏡移位功能的圖。
圖5(A)～圖5(C)是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的投影光學(xué)系統(tǒng)的像圈的圖。
圖6是示意性地表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1中投影光學(xué)系統(tǒng)沿鉛直方向移位時(shí)的配置的圖。
圖7是示意性地表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1中投影光學(xué)系統(tǒng)沿鉛直方向移位時(shí)的配置的圖。
圖8是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1中的透鏡移位時(shí)的光量損失的圖。
圖9(A)和圖9(B)是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的透鏡移位功能的圖。
圖10(A)～圖10(C)是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的投影光學(xué)系統(tǒng)的像圈的圖。
圖11是示意性地表示在本發(fā)明的實(shí)施方式2中投影光學(xué)系統(tǒng)沿鉛直方向移位時(shí)的配置的圖。
圖12是示意性地表示在本發(fā)明的實(shí)施方式2中投影光學(xué)系統(tǒng)沿鉛直方向移位時(shí)的配置的圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式2中的透鏡移位時(shí)的光量損失的圖。
圖14是用于對本發(fā)明實(shí)施方式3的投影型顯示裝置中的從DMD元件到投影光學(xué)系統(tǒng)的的入射面的距離和性能進(jìn)行說明的圖。
圖15是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式4的投影型顯示裝置中的照明光學(xué)系統(tǒng)的聚光點(diǎn)的圖。
標(biāo)號說明1照明光學(xué)系統(tǒng)；1a照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸；2DMD元件(反射型光閥)；2bDMD元件的被照明面；3投影光學(xué)系統(tǒng)；3a投影光學(xué)系統(tǒng)的投影光軸；3d投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面；4燈；5濾色器；6光強(qiáng)度均勻化元件；7中繼透鏡組；8第一鏡；9第二鏡；10入射側(cè)開口部；12光圈部件(開口部限定部件)；100屏幕；DH水平方向(DMD元件的水平掃描方向)；DV鉛直方向(DMD元件的垂直掃描方向)；E光圈部件的入射側(cè)開口部的直徑；EP投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面的有效口徑；FI照明光學(xué)系統(tǒng)的F值；FP投影光學(xué)系統(tǒng)的F值；L光圈部件與DMD元件的距離；SP投影光學(xué)系統(tǒng)的位移量；VdDMD元件的短軸方向的尺寸。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影型顯示裝置的基本結(jié)構(gòu)的俯視圖。該圖1所示的投影型顯示裝置的各構(gòu)成部件的配置是在實(shí)際的使用狀態(tài)下從上方觀察到的投影型顯示裝置的配置，即，是從頂面上觀察到的配置。
實(shí)施方式1的投影型顯示裝置具有作為反射型光閥的DMD元件2；對該DMD元件2進(jìn)行照明的照明光學(xué)系統(tǒng)1；以及將被該照明光學(xué)系統(tǒng)1照明的DMD元件2的圖像投影到未圖示的屏幕上的投影光學(xué)系統(tǒng)3。
照明光學(xué)系統(tǒng)1具有光源燈4；旋轉(zhuǎn)濾色器5，其使從該光源燈4射出的光束中的特定波長范圍的光束通過；光強(qiáng)度均勻化元件6，其使通過了旋轉(zhuǎn)濾色器5的光束在該光束截面內(nèi)的強(qiáng)度分布均勻化；中繼透鏡組7，其將從光強(qiáng)度均勻化元件6射出的光束沿其前進(jìn)方向進(jìn)行傳遞；以及將用于通過中繼透鏡組7傳遞的光束朝向DMD元件2反射的第一鏡(mirror)8和第二鏡9。
光源燈4例如由射出白色光的發(fā)光體4a和設(shè)置在該發(fā)光體4a周圍的橢圓面鏡4b構(gòu)成。橢圓面鏡4b對從與橢圓的第一中心對應(yīng)的第一焦點(diǎn)射出的光束進(jìn)行反射，使其收斂于與橢圓的第二中心對應(yīng)的第二焦點(diǎn)。發(fā)光體4a配置在橢圓面鏡4b的第一焦點(diǎn)附近，從該發(fā)光體4a射出的光束收斂于橢圓面鏡4b的第二焦點(diǎn)附近。照明光學(xué)系統(tǒng)1的光軸1a由通過橢圓面鏡4b的第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)的軸線限定。
另外，光源燈4并不限于圖1所示的結(jié)構(gòu)，例如也可以代替橢圓面鏡4b而使用拋物面鏡。在該情況下，從發(fā)光體4a射出的光束在通過拋物面鏡而大致平行化之后，能夠通過聚光透鏡收斂。
旋轉(zhuǎn)濾色器5將圓盤狀的部件例如分割成三個(gè)扇狀，并分別作為紅綠藍(lán)三個(gè)過濾區(qū)域。紅綠藍(lán)這三個(gè)過濾區(qū)域分別僅使與紅色、綠色和藍(lán)色的各波長范圍對應(yīng)的光束通過。旋轉(zhuǎn)濾色器5構(gòu)成為以與照明光學(xué)系統(tǒng)1的光軸1a大致平行的軸線為中心旋轉(zhuǎn)，各個(gè)過濾區(qū)域向與照明光學(xué)系統(tǒng)1的光軸1a正交的方向擴(kuò)展，并且該旋轉(zhuǎn)濾色器5位于橢圓面鏡4b的第二焦點(diǎn)附近。通過使該旋轉(zhuǎn)濾色器5與圖像信號同步地旋轉(zhuǎn)，紅色光、綠色光和藍(lán)色光順次(以場序方式)照射到DMD元件2上。
光強(qiáng)度均勻化元件6用于使通過了旋轉(zhuǎn)濾色器5的光束在該光束截面內(nèi)的強(qiáng)度分布均勻化(即，降低照度不均)。作為光強(qiáng)度均勻化元件6的結(jié)構(gòu)示例，一般公知有由透明的玻璃或樹脂形成的四棱柱狀的桿、或?qū)⒈砻骁R以其反射面朝內(nèi)側(cè)的方式組合成筒狀的類型。前者利用透明材料和空氣界面的全反射作用使光多次反射，而后者是利用表面鏡的反射作用使光多次反射。該光的動作與萬花筒大致相同，如果確保了適當(dāng)?shù)拈L度，在光強(qiáng)度均勻化元件6多次反射的光會重疊照射在光強(qiáng)度均勻化元件6的出射面6b的附近，在光強(qiáng)度均勻化元件6的出射面6b附近，就可獲得大致均勻的強(qiáng)度分布。具有該大致均勻的強(qiáng)度分布的光束通過后述的中繼透鏡組7、第一鏡8和第二鏡9導(dǎo)向DMD元件2，并照射在DMD元件2上。另外，作為光強(qiáng)度均勻化元件6例如也可以使用將多個(gè)透鏡元件在平面上排列起來的透鏡陣列這樣的其他光學(xué)元件。
圖2是示意性地表示從光強(qiáng)度均勻化元件6的出射面6b射出的光束的收斂狀態(tài)的圖。中繼透鏡組7、第一鏡8和第二鏡9構(gòu)成為使光強(qiáng)度均勻化元件6的出射面6b和DMD元件2的被照明面2b為光學(xué)共軛關(guān)系。若設(shè)光強(qiáng)度均勻化元件6的出射面6b的對角尺寸為h，設(shè)DMD元件2的被照明面2b的對角尺寸為H，則中繼透鏡組7、第一鏡8和第二鏡9的合成成像倍率M設(shè)計(jì)成與H/h大致相等。
中繼透鏡組7由一塊或多塊透鏡構(gòu)成，在圖1所示的示例中，其由三塊透鏡71、72、73構(gòu)成。
DMD元件2是將許多(例如，數(shù)十萬個(gè))與各像素對應(yīng)的可動式微鏡在平面上排列起來的部件，其構(gòu)成為根據(jù)像素信息使各微鏡的傾角(傾斜度)變化。若以微鏡的排列面為基準(zhǔn)面，DMD元件2通過使各微鏡相對于基準(zhǔn)面向一定的方向傾斜角度α(例如12度)，來使入射光束朝向投影光學(xué)系統(tǒng)3反射。DMD元件2還通過使微鏡相對于基準(zhǔn)面向相反方向傾斜角度α，來使入射光束向設(shè)置于遠(yuǎn)離投影光學(xué)系統(tǒng)3的位置的光吸收板(未圖示)反射。一般的DMD元件的結(jié)構(gòu)例如在文獻(xiàn)L.H.Hornbeck，“Digital Light Processing for high-brightness，highresolution applications”，Prog.SPIE，Vol.3013，pp.27-40，1997中公開。另外，在DMD元件2中配設(shè)有許多微鏡的區(qū)域相當(dāng)于被照明光學(xué)系統(tǒng)1照明的形成圖像的圖像形成區(qū)域。
圖3是向箭頭方向(即，從照明光學(xué)系統(tǒng)1側(cè))觀察實(shí)施方式1的投影型顯示裝置的、在圖1中用III-III線表示的面的圖。如圖3所示，DMD元件2配置在偏離光軸1a的位置(在圖3中，比光軸1a靠上方，是與DMD元件2的垂直掃描方向平行的方向)。投影光學(xué)系統(tǒng)3在鏡筒3c內(nèi)配置了未圖示的透鏡組，其入射面3d與DMD元件2的大致正面對置配置。投影光學(xué)系統(tǒng)3的透鏡組的光軸3a相對于通過DMD元件2的被照明面2b的中心的法線2a平行，并且錯(cuò)開預(yù)定量。
第一鏡8具有反射面8b，如圖1所示，通過第一鏡8的反射面8b的法線8a相對于光軸1a傾斜。通過這樣的結(jié)構(gòu)，第一鏡8的反射面8b將從中繼透鏡系統(tǒng)7入射的光束朝向第二鏡9反射。第一鏡8具有確定照射DMD元件2的照明光束的形狀和良好的照射位置的作用，其由平面鏡或者凹狀的反射鏡構(gòu)成。在由平面鏡構(gòu)成第一鏡8的情況下，良好地確定照射DMD元件2的照明光束的形狀的效果較弱，但是能夠以最便宜的價(jià)格構(gòu)成該第一鏡8，并且能夠?qū)⒌谝荤R8的厚度構(gòu)成為最薄，因此，容易避免與DMD元件2和第二鏡9的干涉。在由圓筒凹面構(gòu)成第一鏡8的反射面的情況下，能夠良好地修正因斜著照射在DMD元件2上而產(chǎn)生的畸變像差，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的照明光束的形狀和良好的照射位置。在圖1所示的第一鏡8的反射面8b上，從光強(qiáng)度均勻化元件6的出射面6b的中心射出的光線所到達(dá)的位置用標(biāo)號8c表示。
如圖3所示，第二鏡9與投影光學(xué)系統(tǒng)3的下側(cè)(圖3中的下側(cè))相鄰地配置。另外，第二鏡9相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3的鏡筒3c(在投影光軸3a的方向上)配置于DMD元件2側(cè)，以使投影光學(xué)系統(tǒng)3在為了后述的透鏡移位而移動時(shí)不會與第二鏡9干涉。通過第二鏡9的反射面9b反射的光束在DMD元件2的被照明面2b發(fā)生反射，并入射到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10。
另外，如圖1所示，通過從DMD元件2到投影光學(xué)系統(tǒng)3的光束的中心的光線，相對于通過從光源燈4到第一鏡8的光束的中心的光線(光軸1a)在俯視觀察時(shí)大致正交。另外，DMD元件2的被照明面2b的法線2a和投影光學(xué)系統(tǒng)3的光軸3a在俯視觀察時(shí)均相對于光軸1a大致正交。
當(dāng)大幅度偏離上述大致正交時(shí)，將光源燈4、中繼透鏡組7、第一鏡8、第二鏡9、反射型光閥2和投影光學(xué)系統(tǒng)3配置成不會遮住彼此的光路就會變得困難。另外，光源燈4的傾斜角度直到大約15度都在容許范圍內(nèi)，傾斜角度越大亮度越低，并且引起光源燈4的閃爍現(xiàn)象，因而難以獲得良好的圖像。基于這些原因，照明光學(xué)系統(tǒng)1的光軸1a與DMD元件2的被照明面2b的法線2a以及投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a的交叉角γ(圖1)優(yōu)選在90±5度的范圍內(nèi)。
圖4(A)和圖4(B)是用于說明透鏡移位功能的圖。透鏡移位功能是通過使投影光學(xué)系統(tǒng)3沿與其投影光軸3a大致正交的方向(這里為鉛直方向(是DMD元件2的垂直掃描方向，圖3中的方向DV)和/或水平方向(是DMD元件2的水平掃描方向，圖1中的方向DH)移動，即移位，來使投影范圍任意移動的功能。圖4(A)是從側(cè)方觀察到的投影光學(xué)系統(tǒng)3和屏幕100的側(cè)視圖。圖4(B)是從上方看觀察到的投影光學(xué)系統(tǒng)3和屏幕100的俯視圖。當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3沿鉛直方向移動時(shí)，如圖4(A)所示，屏幕100上的投影范圍向上方(箭頭U)或者下方(箭頭D)移動。另外，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3沿水平方向移動時(shí)，如圖4(B)所示，屏幕100上的投影范圍向左側(cè)(箭頭L)或者右側(cè)(箭頭R)移動。
在圖4(A)中，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于鉛直方向上的第一位置(下方位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號Y1表示的范圍內(nèi)。此時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a的鉛直方向位置和投影范圍Y1的鉛直方向中心一致。此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為0％。
另一方面，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于鉛直方向上的第二位置(上方位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號Y2表示的范圍內(nèi)。此時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a的鉛直方向位置和投影范圍Y2的下端部一致。投影范圍Y2相對于投影范圍Y1位于向上方移位了投影寬度(短軸方向)的50％的位置。因此，此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為50％。在投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為50％的狀態(tài)下，影像相對于屏幕100從投影光學(xué)系統(tǒng)3向上方投影。另外，由于投影光學(xué)系統(tǒng)3本身的位移量(移動量)比投影范圍的移動量小，因此，在圖4(A)中省略了圖示。
在圖4(B)中，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于水平方向上的第一位置(中央位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號X1表示的范圍內(nèi)。此時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a的水平方向位置和投影范圍X1的水平方向中心一致。此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為0％。
另一方面，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于水平方向上的第二位置(右端位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號X2表示的范圍內(nèi)。投影范圍X2相對于投影范圍X1位于向右側(cè)移位了投影寬度(長軸方向)的10％的位置，因此，此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為+10％。同樣地，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于水平方向上的第三位置(左端位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號X3表示的范圍內(nèi)。投影范圍X3相對于投影范圍X1位于向左側(cè)移位了投影寬度的10％的位置，因此此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為-10％。
另外，投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向和水平方向的位移量根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)而不同，其并不限定于圖4(A)和圖4(B)所示的范圍。
為了實(shí)現(xiàn)圖4(A)和圖4(B)所示的透鏡移位功能，需要將投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈11設(shè)計(jì)成與位移量對應(yīng)的大小。這里，使長方形的DMD元件2的水平方向(長軸方向、即長邊方向)的尺寸Hd為14.01mm，使鉛直方向(短軸方向、即短邊方向)的尺寸Vd為10.51mm，使鉛直方向的位移量為50％，使水平方向的位移量為±10％，該情況下的像圈11的大小如圖5(A)～圖5(C)所示。
圖5(A)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3的水平方向和鉛直方向的位移量均為0％時(shí)的像圈11。在該情況下，投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈11是直徑為17.51mm的圓。
圖5(B)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3的鉛直方向的位移量為50％、水平方向的位移量為0％的情況下的像圈11。該情況下，從DMD元件2的中心沿鉛直方向移位了該位移量(50％)的位置為像圈11的中心，因此像圈11是直徑為25.26mm的圓。
圖5(C)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3的鉛直方向的位移量為0％、水平方向的位移量為10％的情況下的像圈11。該情況下，從DMD元件2的中心沿水平方向移位了該位移量(10％)的位置為像圈11的中心，因此像圈11是直徑為18.65mm的圓。另外，圖5(C)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3向水平方向單側(cè)(左側(cè))發(fā)生了位移的示例，但是，在向相反側(cè)(右側(cè))發(fā)生了位移的情況下，也包含在圖5(C)所示的直徑為18.65mm的像圈11的范圍內(nèi)。
在圖5(B)和圖5(C)中，對投影光學(xué)系統(tǒng)3僅沿鉛直方向和僅沿水平方向發(fā)生了位移的情況進(jìn)行了表示，但是通過適當(dāng)?shù)卮_定像圈11，能夠在鉛直方向和水平方向上移動投影光學(xué)系統(tǒng)3地顯示影像。這里，如圖5(B)所示，將像圈11的直徑設(shè)定為25.26mm。
對實(shí)施方式1中的照明光學(xué)系統(tǒng)1和投影光學(xué)系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如上所述，由于投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈11的直徑設(shè)定為25.26mm，因此如果位移僅發(fā)生在鉛直方向，則投影光學(xué)系統(tǒng)3能夠移位到使位移量為50％(圖5(B))。圖6表示投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向上的位移量為50％時(shí)的光路。
如圖6所示，相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d略微靠DMD元件2側(cè)，配置有限定投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光圈部件(開口部限定部件)12。光圈部件12的入射側(cè)開口部10是直徑為E的圓形形狀，其周圍被實(shí)施了黑色的涂層等以遮擋不需要的光。由于投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向上的位移量為50％，因此，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a相對于通過DMD元件2的被照明面2b的中心的法線2a，位于沿鉛直方向即DMD元件2的短軸方向移位了50％(即，5.255mm)的位置。由光圈部件12限定的入射側(cè)開口部10的中心位于從DMD元件2的法線2a沿鉛直方向移位了50％(即5.255mm)的位置。
來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束(在照明光學(xué)系統(tǒng)1的第二鏡9發(fā)生了反射的光束)在DMD元件2的被照明面2b發(fā)生反射，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10入射到投影光學(xué)系統(tǒng)3。此時(shí)，若設(shè)從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離為L，設(shè)入射側(cè)開口部10的直徑為E，并根據(jù)入射側(cè)開口部10的直徑E設(shè)計(jì)照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束的展寬，則照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI可以通過以下公式(1)算出。
FI＝1/(2×Sin(Tan-1(E/2L)))......(1)照明光學(xué)系統(tǒng)1的亮度由照明光學(xué)系統(tǒng)的F值FI確定。
另一方面，投影光學(xué)系統(tǒng)3需要是能夠高效地取入通過了投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光束的大小。由于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d和入射側(cè)開口部10接近配置，因此，如圖6所示，在投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a與入射側(cè)開口部10的中心一致的情況下，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP與入射側(cè)開口部10的直徑E大致相等，或者比直徑E略大即可。這意味著能夠使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP與照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI大致相等，或者略小于照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI，即能夠明亮地構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)1。
圖7表示投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向(DV方向)上的位移量為0％的狀態(tài)。如圖7所示，即使投影光學(xué)系統(tǒng)3移位(這里為向下方移動)，除了投影光學(xué)系統(tǒng)3以外的構(gòu)成元件(照明光學(xué)系統(tǒng)1、DMD元件2以及限定入射側(cè)開口部10的光圈部件12)也不移動。來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束在DMD元件2的被照明面2b發(fā)生反射后，到達(dá)投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10，該入射側(cè)開口部10在相對于通過DMD元件2的中心的法線2a沿鉛直方向移位了5.255mm(＝10.51mm×50％)的位置具有中心。為了取入所有通過了入射側(cè)開口部10的光束，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP需要設(shè)定成比入射側(cè)開口部10的直徑E至少要大出相當(dāng)于位移量SP的2倍的量(在圖7中，為5.255mm的2倍)。
這里，對照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4的情況進(jìn)行說明。在使照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4，使從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L為47.5mm時(shí)，入射側(cè)開口部10的直徑E可根據(jù)上述公式(1)通過E＝(2×47.5)×Tan(Sin-1(1/(2×2.4)))_20.2計(jì)算出來，大約為20.2mm。在照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4的情況下，在如圖6所示的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為50％時(shí)，如果投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP也為與20.2mm大致相等的大小，則該投影光學(xué)系統(tǒng)3能夠高效地取入來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束。此時(shí)，由于入射側(cè)開口部10和投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d接近配置，因而從DMD元件2的被照明面2b到入射面3d的距離也與L大致相等，因此，通過使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP與照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI相同為2.4或者為比2.4略小的值(例如2.35)，能夠高效地取入通過了入射側(cè)開口部10的光束。
同樣如圖7所示，在投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量SP為0％的情況下，入射側(cè)開口部10的直徑E為20.2mm，但是投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP進(jìn)一步增大5.255mm的2倍(即，10.51mm)，變成了30.71mm(＝20.2mm+10.51mm)。此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP可通過FP＝1/(2×Sin(Tan-1(EP/2×L)))......(2)計(jì)算。這里，EP＝E+2×SP......(3)根據(jù)公式(2)和公式(3)，可以通過下面的公式(4)來計(jì)算F值FP。
FP＝1/(2×Sin(Tan-1((E+2×SP)/2×L)))......(4)即，當(dāng)通過公式(4)計(jì)算F值FP時(shí)，F(xiàn)P＝1/(2×Sin(Tan-1((20.2+10.51)/2×47.5)))FP＝1/(2×Sin(Tan-1(30.71/95)))_1.63從而可知該情況下的F值FP為大約1.63，是非常小的值。
一般投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP越小，亮度越增加，另一方面，照明光學(xué)系統(tǒng)1的設(shè)計(jì)越難，并且透鏡口徑變大、透鏡塊數(shù)增加，因此多會導(dǎo)致成本增加。另一方面，當(dāng)增大投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)變得容易，但是投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP變小，因此在投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為0％的情況下(圖7)，就不能高效地取入通過了入射側(cè)開口部10的光束。
這里，如上所述，對使照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4，使從DMD元件2到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L為47.5mm，投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP變化的情況下的亮度的變化進(jìn)行了調(diào)查。其結(jié)果如表1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.1～No.7是使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP按照1.63、1.77、1.89、2.04、2.22、2.4、2.6這七個(gè)數(shù)據(jù)來變化。亮度的評價(jià)是以投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP是1.63時(shí)的亮度(以下使其為基準(zhǔn)值)為100％，將亮度作為相對于上述基準(zhǔn)值的相對值來進(jìn)行的評價(jià)。
表1
如表1所示，隨著投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP增大，即，隨著投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP減小，位移量為0％時(shí)的亮度逐漸降低。即，隨著F值FP按1.63、1.77、1.89、2.04、2.22、2.4、2.6增大，位移量為0％時(shí)的亮度降低為基準(zhǔn)值(以F值FP為1.63時(shí)的亮度為100％)的99％、97％、95％、88％、83％、80％。另一方面，位移量為50％時(shí)的亮度在F值FP為1.77、1.89、2.04、2.22時(shí)為100％，但是，在F值FP為2.4時(shí)，則降低至98％，在F值FP為2.6時(shí)降低至93％。
表1中的亮度的降低是由于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP越小，越無法取入通過入射側(cè)開口部10的光束的一部分所致。圖8是在實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.4(F值FP為2.04)中位移量為0％的情況下的光束的示意圖。在圖8中，來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束在DMD元件2的被照明面2b發(fā)生反射，并到達(dá)投影光學(xué)系統(tǒng)3的具有直徑E(20.2mm)的入射側(cè)開口部10。另一方面，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d在從入射側(cè)開口部10的中心向下方移位了5.255mm的位置具有中心(投影光軸3a)，其有效口徑EP為24mm。此時(shí)，到達(dá)了投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光束的一部分(在圖8中用標(biāo)號A表示的新月形部分)無法入射到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d，成為光量損失。該部分A的光量損失根據(jù)表1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.4，相當(dāng)于亮度從基準(zhǔn)值降低的5％。
根據(jù)表1，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.1～No.5即FP＜FI的情況下，位移量為50％時(shí)完全看不到亮度的降低，位移量為0％時(shí)，亮度也只是略微降低。由此可知通過將投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP設(shè)定成滿足FP＜FI，能夠在實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能的同時(shí)，提高光利用效率，進(jìn)行對比度良好的影像顯示。
另外，與越減小投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP越能夠提高亮度相對，越增大F值FP就越能夠降低制造成本。因此，F(xiàn)值FP的具體值根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)3的具體結(jié)構(gòu)和規(guī)格，考慮亮度和制造成本的平衡來進(jìn)行確定。另外，除了亮度之外，還要考慮MTF、畸變、倍率色差等光學(xué)特性。
另外，如上所述，在將投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的中心相對于DMD元件2的中心設(shè)置在向鉛直上方5.255mm的位置的情況下，鉛直方向上的位移量為50％時(shí)的亮度為最大，但是亮度是根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的配置和來自DMD元件2的被照明面2b的光束的出射位置而變化的。所述投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的配置、和來自DMD元件2的被照明面2b的光束的出射位置根據(jù)投影型顯示裝置的規(guī)格來確定即可。
如以上所說明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式1，由于構(gòu)成為使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP小于照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI，并且使投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10固定(即，不隨著投影光學(xué)系統(tǒng)3的移動而移動)，因此能夠在實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能的同時(shí)，提高光利用效率，顯示對比度良好的影像。
特別是由于不需要使照明光學(xué)系統(tǒng)1的聚光透鏡配合投影光學(xué)系統(tǒng)3的移動而偏心，因此，能夠在不導(dǎo)致投影型顯示裝置大型化和價(jià)格上升的情況下實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能。而且，由于不需要采用使用了棱鏡的遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)，因此能夠提供便宜的投影型顯示裝置。此外，通過在DMD元件2和投影光學(xué)系統(tǒng)3之間設(shè)置光圈部件12，能夠防止不需要的光到達(dá)屏幕，能夠提高對比度。
另外，在實(shí)施方式1中，將限定入射側(cè)開口部10的光圈部件12設(shè)置在投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面附近，并將投影光學(xué)系統(tǒng)3的有效口徑EP形成為大于入射側(cè)開口部10，由此，即使在使投影光學(xué)系統(tǒng)3移位的時(shí)候，也能夠?qū)碜訢MD元件2的光高效地取入到投影光學(xué)系統(tǒng)3。
而且，在實(shí)施方式1中，構(gòu)成為通過從第二鏡9朝向DMD元件2的光束的中心的光線，相對于DMD元件2的圖像形成區(qū)域的法線2a傾斜，通過從DMD元件2朝向投影光學(xué)系統(tǒng)3的光束的中心的光線，相對于DMD元件2的圖像形成區(qū)域的法線2a傾斜，由此，能夠?qū)⒌诙R9、DMD元件2和投影光學(xué)系統(tǒng)3緊湊地配置成彼此互不干涉。
另外，在實(shí)施方式1中，通過將照明光學(xué)系統(tǒng)1的第二鏡9在投影光軸3a的方向上相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3配置在反射型光閥2側(cè)，能夠防止透鏡移位時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3和照明光學(xué)系統(tǒng)1的干涉。因此，不需要使第二鏡9配合投影光學(xué)系統(tǒng)3的移動而移動，能夠以便宜的價(jià)格緊湊地構(gòu)成投影型顯示裝置。
而且，在實(shí)施方式1中，使通過從光強(qiáng)度均勻化元件6到第一鏡8的光束的中心的光線、和通過從反射型光閥2到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光束的中心的光線大致正交，由此布局變得容易，并能夠抑制光源燈4的不良情況的發(fā)生，以獲得良好的圖像。
在該基礎(chǔ)上，在實(shí)施方式1中，由于反射型光閥2由能夠使各像素的反射角的傾角變化的可動微鏡構(gòu)成，因此能夠使照明光束在截面內(nèi)的強(qiáng)度分布均勻化，能夠抑制照度不均。
另外，在實(shí)施方式1中，通過使光強(qiáng)度均勻化元件6由在內(nèi)表面反射光的管狀部件構(gòu)成，不易因照明光束而產(chǎn)生對元件本身的加熱，由此光強(qiáng)度均勻化元件6的冷卻和保持結(jié)構(gòu)變得簡單。
而且，在實(shí)施方式1中，通過使光強(qiáng)度均勻化元件6由四棱柱狀的透明材料構(gòu)成，光強(qiáng)度均勻化元件6的設(shè)計(jì)變得容易。
此外，在實(shí)施方式1中，通過使光強(qiáng)度均勻化元件6由將多個(gè)透鏡元件在平面上排列起來的透鏡陣列構(gòu)成，能夠使照明光束在截面內(nèi)的強(qiáng)度分布均勻，能夠抑制照度不均。
實(shí)施方式2
圖9(A)和圖9(B)是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的投影型顯示裝置的透鏡移位功能的圖。本發(fā)明的實(shí)施方式2的投影型顯示裝置具有和參照圖1～圖3說明過的實(shí)施方式1的投影型顯示裝置相同的基本結(jié)構(gòu)。以下對實(shí)施方式2的投影型顯示裝置與實(shí)施方式1的投影型顯示裝置的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
圖9(A)是從側(cè)方觀察到的實(shí)施方式2的投影型顯示裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)3和屏幕100的側(cè)視圖。圖9(B)是從上方觀察到的實(shí)施方式2的投影型顯示裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)3和屏幕100的俯視圖。當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3沿鉛直方向移動時(shí)，如圖9(A)所示，屏幕100上的投影范圍向上方(箭頭U)或者下方(箭頭D)移動。另外，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3沿水平方向移動時(shí)，如圖9(B)所示，屏幕100上的投影范圍向左側(cè)(箭頭L)或者右側(cè)(箭頭R)移動。
與實(shí)施方式1一樣，在圖9(A)中，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于鉛直方向上的第一位置(下方位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號Y1表示的范圍內(nèi)。此時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a的鉛直方向位置和投影范圍Y1的鉛直方向中心一致。此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為0％。
另一方面，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于鉛直方向上的第二位置(上方位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號Y2表示的范圍內(nèi)。此時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a的鉛直方向位置和投影范圍Y2的下端部一致。投影范圍Y2相對于投影范圍Y1位于向上方移位了投影寬度(短軸方向)的60％(在實(shí)施方式1中為50％)的位置。因此，此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為60％。在投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為60％的狀態(tài)下，影像相對于屏幕100從投影光學(xué)系統(tǒng)3向上方投影。另外，由于投影光學(xué)系統(tǒng)3本身的位移量(移動量)比投影范圍的移動量小，因此，在圖9(A)中省略了圖示。
與實(shí)施方式1一樣，在圖9(B)中，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于水平方向上的第一位置(中央位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號X1表示的范圍內(nèi)。此時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a的水平方向位置和投影范圍X1的水平方向中心一致。此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為0％。
另外，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于水平方向上的第二位置(右端位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號X2表示的范圍內(nèi)。投影范圍X2相對于投影范圍X1位于向右側(cè)移位了投影寬度(長軸方向)的10％的位置，因此，此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為+10％。同樣地，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)3位于水平方向上的第三位置(左端位置)時(shí)，影像投影在屏幕100上的用標(biāo)號X3表示的范圍內(nèi)。投影范圍X3相對于投影范圍X1位于向左側(cè)移位了投影寬度的10％的位置，因此此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為-10％。
另外，投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向和水平方向的位移量根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)而不同，其并不限定于圖9(A)和圖9(B)所示的范圍。
為了實(shí)現(xiàn)圖9(A)和圖9(B)所示的透鏡移位功能，需要將投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈11設(shè)計(jì)成與位移量對應(yīng)的大小。這里，使長方形的DMD元件2的水平方向(長軸方向、即長邊方向)的尺寸Hd為14.01mm，設(shè)鉛直方向(短軸方向、即短邊方向)的尺寸Vd為10.51mm，使鉛直方向的位移量為60％，使水平方向的位移量為±10％，該情況下的像圈11的大小如圖10(A)～圖10(C)所示。
圖10(A)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3的水平方向和鉛直方向的位移量均為0％時(shí)的像圈11。在該情況下，投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈11是直徑為17.51mm的圓。
圖10(B)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3的鉛直方向的位移量為60％、水平方向的位移量為0％的情況下的像圈11。該情況下，從DMD元件2的中心沿鉛直方向移位了該位移量(60％)的位置為像圈11的中心，因此像圈11是直徑為27.04mm的圓。
圖10(C)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3的鉛直方向的位移量為0％、水平方向的位移量為10％的情況下的像圈11。該情況下，從DMD元件2的中心沿水平方向移位了該位移量(10％)的位置為像圈11的中心，因此像圈11是直徑為18.65mm的圓。另外，圖10(C)表示投影光學(xué)系統(tǒng)3向水平方向單側(cè)(左側(cè))發(fā)生了位移的示例，但是，在向相反側(cè)(右側(cè))發(fā)生了位移的情況下，也包含在圖10(C)所示的直徑為18.65mm的像圈11的范圍內(nèi)。
在圖10(B)和圖10(C)中，對投影光學(xué)系統(tǒng)3僅沿鉛直方向和僅沿水平方向發(fā)生了位移的情況進(jìn)行了表示，但是通過適當(dāng)?shù)卮_定像圈11，能夠在鉛直方向和水平方向上移動投影光學(xué)系統(tǒng)3地顯示影像。這里，如圖10(B)所示，將像圈11的直徑設(shè)定為27.04mm。
對實(shí)施方式2中的照明光學(xué)系統(tǒng)1和投影光學(xué)系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如上所述，由于投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈11的直徑設(shè)定為27.04mm，因此如果位移僅發(fā)生在鉛直方向，則投影光學(xué)系統(tǒng)3能夠移位到使位移量為60％(圖10(B))。圖11表示投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向上的位移量為60％時(shí)的光路。
如圖11所示，相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d略微靠DMD元件2側(cè)，配置有限定投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光圈部件(開口部限定部件)12。光圈部件12的入射側(cè)開口部10是直徑為E的圓形形狀，其周圍被實(shí)施了黑色的涂層等以遮擋不需要的光。由于投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向上的位移量為60％，因此，投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a相對于通過DMD元件2的被照明面2b的中心的法線2a，位于沿鉛直方向即DMD元件2的短軸方向移位了60％(即，6.3mm)的位置。由光圈部件12限定的入射側(cè)開口部10的中心位于從DMD元件2的法線2a沿鉛直方向移位了60％(即6.3mm)的位置。
來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束(在照明光學(xué)系統(tǒng)1的第二鏡9發(fā)生了反射的光束)在DMD元件2的被照明面2b發(fā)生反射，并通過投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10入射到投影光學(xué)系統(tǒng)3。此時(shí)，若設(shè)從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離為L，設(shè)入射側(cè)開口部10的直徑為E，并根據(jù)入射側(cè)開口部10的直徑E設(shè)計(jì)照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束的展寬，則照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI可以通過在實(shí)施方式1中也說明過的公式(1)算出。
FI＝1/(2×Sin(Tan-1(E/2×L)))......(1)照明光學(xué)系統(tǒng)1的亮度由照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI確定。
另一方面，投影光學(xué)系統(tǒng)3需要是能夠高效地取入通過了投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光束的大小。由于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d和入射側(cè)開口部10接近配置，因此在如圖11所示的投影光學(xué)系統(tǒng)3的投影光軸3a與入射側(cè)開口部10的中心一致的情況下，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP與入射側(cè)開口部10的直徑E大致相等，或者比直徑E略大即可。這意味著能夠使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP與照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI大致相等，或者略小于照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI，即能夠明亮地構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)1。
圖12表示投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向(DV方向)上的位移量為0％的狀態(tài)。如圖12所示，即使投影光學(xué)系統(tǒng)3移位(這里為向下方移動)，除了投影光學(xué)系統(tǒng)3以外的構(gòu)成元件(照明光學(xué)系統(tǒng)1、DMD元件2以及限定入射側(cè)開口部10的光圈部件12)也不移動。來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束在DMD元件2的被照明面2b發(fā)生反射后，到達(dá)投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10，該入射側(cè)開口部10在相對于通過DMD元件2的中心的法線2a沿鉛直方向移位了6.3mm(＝10.51mm×60％)的位置具有中心。為了取入所有通過了入射側(cè)開口部10的光束，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP需要設(shè)定成比入射側(cè)開口部10的直徑E至少要大出相當(dāng)于位移量SP的2倍的量(在圖12中，為6.3mm的2倍)。
這里，對照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4的情況進(jìn)行說明。在使照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4，使從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L為44.5mm時(shí)，入射側(cè)開口部10的直徑E可根據(jù)上述公式(1)通過E＝(2×44.5)×Tan(Sin-1(1/(2×2.4)))_18.9計(jì)算出來，大約為18.9mm。在照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4的情況下，在如圖11所示的投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為60％時(shí)，如果投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP也為與18.9mm大致相等的大小，則該投影光學(xué)系統(tǒng)3能夠高效地取入來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束。此時(shí)，由于入射側(cè)開口部10和投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d接近配置，因而從DMD元件2的被照明面2b到入射面3d的距離也與L大致相等，因此，通過使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP與照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI相同為2.4或者為比2.4略小的值(例如2.35)，能夠高效地取入通過了入射側(cè)開口部10的光束。
同樣如圖12所示，在投影光學(xué)系統(tǒng)3相對于DMD元件2的位移量SP為0％的情況下，入射側(cè)開口部10的直徑E為18.9mm，但是投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP進(jìn)一步增大6.3mm的2倍(即，12.6mm)，變成31.5mm(＝18.9mm+12.6mm)。此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP可通過實(shí)施方式1中也說明過的公式(2)FP＝1/(2×Sin(Tan-1(EP/2×L)))......(2)計(jì)算。這里，EP＝E+2×SP......(3)根據(jù)公式(2)和公式(3)，可以通過下面的公式(4)來計(jì)算F值FP。
FP＝1/(2×Sin(Tan-1((E+2×SP)/2×L)))......(4)即，當(dāng)通過公式(4)計(jì)算F值FP時(shí)，F(xiàn)P＝1/(2×Sin(Tan-1((18.9+12.6)/2×44.5)))FP＝1/(2×Sin(Tan-1(31.5/89)))_1.5從而可知該情況下的F值FP為大約1.5，是非常小的值。
一般投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP越小，亮度越增加，另一方面，投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)越難，并且透鏡口徑變大、透鏡塊數(shù)增加，因此多會導(dǎo)致成本增加。另一方面，當(dāng)增大投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)變得容易，但是投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP變小，因此在投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量為0％的情況下(圖12)，就不能高效地取入通過了入射側(cè)開口部10的光束。
這里，如上所述，對使照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4，使從DMD元件2到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L為44.5mm，投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP變化的情況下的亮度的變化進(jìn)行了調(diào)查。其結(jié)果如表2所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.1～No.7是使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP按照1.5、1.8、1.9、2.0、2.2、2.4、2.6這七個(gè)數(shù)據(jù)來變化。亮度的評價(jià)是以投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP是1.5時(shí)的亮度(以下使其為基準(zhǔn)值)為100％，將亮度作為相對于上述基準(zhǔn)值的相對值來進(jìn)行的評價(jià)。
表2
如表2所示，隨著投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP增大，即，隨著投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d的有效口徑EP減小，位移量為0％時(shí)的亮度逐漸降低。即，隨著F值FP按1.8、1.9、2.0、2.2、2.4、2.6增大，位移量為0％時(shí)的亮度降低為基準(zhǔn)值(以F值FP為1.5時(shí)的亮度為100％)的99％、97％、95％、88％、83％、80％。另一方面，在F值FP為1.8、1.9、2.0、2.2時(shí)，位移量為60％時(shí)的亮度為100％，但是，在F值FP為2.4時(shí)，位移量為60％時(shí)的亮度則降低至98％，在F值FP為2.6時(shí)，位移量為60％時(shí)的亮度則降低至93％。
表2中的亮度的降低是由于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP越小，越無法取入通過入射側(cè)開口部10的光束的一部分所致。圖13是在實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.4(F值FP為2.0)中使位移量為0％時(shí)的光束的示意圖。在圖13中，來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束在DMD元件2的被照明面2b發(fā)生反射，并到達(dá)投影光學(xué)系統(tǒng)3的具有直徑E(18.9mm)的入射側(cè)開口部10。另一方面，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d在從入射側(cè)開口部10的中心向下方移位了6.3mm的位置具有中心(投影光軸3a)，其有效口徑EP為23mm。此時(shí)，到達(dá)了投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光束的一部分(在圖13中用標(biāo)號A表示的新月形部分)無法入射到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面3d，成為光量損失。該部分A的光量損失根據(jù)表2中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.4，相當(dāng)于亮度從基準(zhǔn)值降低的5％。
根據(jù)表2，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.1～No.5即FI＞FP的情況下，位移量為60％時(shí)完全看不到亮度的降低，位移量為0％時(shí)的亮度也只是略微降低。因此可知通過將投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP設(shè)定成滿足FI＞FP，能夠在實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能的同時(shí)，提高光利用效率，進(jìn)行對比度良好的影像顯示。
其中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.1為即使在位移量為0％時(shí)，亮度也沒有損失，能夠全部取入來自照明光學(xué)系統(tǒng)1的光束。該情況下的投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP為1.5，是非常小的值，投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)變得非常困難，并且透鏡口徑變大，透鏡塊數(shù)增多，從而制造成本升高。
即，與越減小投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP越能夠提高亮度相對，越增大F值FP越能夠降低制造成本。因此，F(xiàn)值FP的具體值根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)3的具體結(jié)構(gòu)和規(guī)格，考慮亮度和制造成本的平衡來進(jìn)行確定。另外，除了亮度之外，還要考慮MTF、畸變、倍率色差等光學(xué)特性。
另外，如上所述，在將投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的中心相對于DMD元件2的中心設(shè)置在向鉛直上方6.3mm的位置的情況下，鉛直方向上的位移量為60％時(shí)的亮度為最大，但是亮度是根據(jù)投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的配置和來自DMD元件2的被照明面2b的光束的出射位置而變化的。所述投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的配置、和來自DMD元件2的被照明面2b的光束的出射位置根據(jù)投影型顯示裝置的規(guī)格來確定即可。
如圖3所示，關(guān)于投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向上的位移量SP，位移量小時(shí)，照明光學(xué)系統(tǒng)1的第二鏡9和來自DMD元件2的光束干涉，會導(dǎo)致光利用率的損失。另一方面，當(dāng)增大位移量時(shí)，圖10(A)～圖10(C)所示的投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈11變大，成為投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)變得困難的主要原因。
即，為了減少第二鏡9和來自DMD元件2的光束的干涉，優(yōu)選構(gòu)成為使投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向上的位移量SP比DMD元件2的鉛直方向上的尺寸Vd的0.4倍大。另外，為了抑制投影光學(xué)系統(tǒng)3的像圈增大，優(yōu)選構(gòu)成為使投影光學(xué)系統(tǒng)3在鉛直方向上的位移量SP小于DMD元件2的鉛直方向的尺寸Vd的0.7倍。該條件可通過下面公式(5)表示。
0.7×Vd＞SP＞0.4×Vd......(5)如以上所說明，根據(jù)實(shí)施方式2，由于構(gòu)成為使投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值構(gòu)成為上述關(guān)系式的公式(1)和公式(2)成立，并且使投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10固定(即，不隨著投影光學(xué)系統(tǒng)3的移動而移動)，因此能夠在實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能的同時(shí)，提高光利用效率，顯示對比度良好的影像。
特別是由于不需要使照明光學(xué)系統(tǒng)1的聚光透鏡配合投影光學(xué)系統(tǒng)3的移動而偏心，因此，能夠在不導(dǎo)致投影型顯示裝置大型化和價(jià)格上升的情況下實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能。而且，由于不需要采用使用了棱鏡的遠(yuǎn)心型光學(xué)系統(tǒng)，因此能夠提供便宜的投影型顯示裝置。此外，通過在DMD元件2和投影光學(xué)系統(tǒng)3之間設(shè)置光圈部件12，能夠防止不需要的光到達(dá)屏幕，能夠提高對比度。
另外，在實(shí)施方式2中，通過將限定入射側(cè)開口部10的光圈部件12設(shè)置在投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的附近，并將投影光學(xué)系統(tǒng)3的有效口徑EP形成為大于入射側(cè)開口部10，即使在使投影光學(xué)系統(tǒng)3移位的情況下，也能夠?qū)碜訢MD元件2的光高效地取入到投影光學(xué)系統(tǒng)3。
而且，根據(jù)實(shí)施方式2，由于投影光學(xué)系統(tǒng)3的位移量構(gòu)成為上述關(guān)系式的公式(5)成立，因此提高了光利用效率，能夠顯示對比度良好的影像。
另外，在實(shí)施方式2中，構(gòu)成為通過從第二鏡9朝向DMD元件2的光束的中心的光線，相對于DMD元件2的圖像形成區(qū)域的法線2a傾斜，通過從DMD元件2朝向投影光學(xué)系統(tǒng)3的光束的中心的光線，相對于DMD元件2的圖像形成區(qū)域的法線2a傾斜，由此，能夠?qū)⒌诙R9、DMD元件2和投影光學(xué)系統(tǒng)3緊湊地配置成彼此互不干涉。
另外，在實(shí)施方式2中，通過將照明光學(xué)系統(tǒng)1的第二鏡9在投影光軸3a的方向上相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3配置在反射型光閥2側(cè)，能夠防止透鏡移位時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3和照明光學(xué)系統(tǒng)1的干涉。因此，不需要使第二鏡9配合投影光學(xué)系統(tǒng)3的移動而移動，能夠以便宜的價(jià)格緊湊地構(gòu)成投影型顯示裝置。
而且，在實(shí)施方式2中，使通過從光強(qiáng)度均勻化元件6到第一鏡8的光束的中心的光線、和通過從反射型光閥2到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的光束的中心的光線大致正交，由此布局變得容易，并能夠抑制光源燈4的不良情況的發(fā)生，以獲得良好的圖像。
在該基礎(chǔ)上，在實(shí)施方式2中，由于反射型光閥2由能夠使各像素的反射角的傾角變化的可動微鏡構(gòu)成，因此能夠使照明光束在截面內(nèi)的強(qiáng)度分布均勻化，能夠抑制照度不均。
另外，在實(shí)施方式2中，通過使光強(qiáng)度均勻化元件6由在內(nèi)表面反射光的管狀部件構(gòu)成，不易因照明光束而產(chǎn)生對元件本身的加熱，由此光強(qiáng)度均勻化元件6的冷卻和保持結(jié)構(gòu)變得簡單。
而且，在實(shí)施方式2中，通過使光強(qiáng)度均勻化元件6由四棱柱狀的透明材料構(gòu)成，光強(qiáng)度均勻化元件6的設(shè)計(jì)變得容易。
此外，在實(shí)施方式2中，通過使光強(qiáng)度均勻化元件6由將多個(gè)透鏡元件在平面上排列起來的透鏡陣列構(gòu)成，能夠使照明光束在截面內(nèi)的強(qiáng)度分布均勻，能夠抑制照度不均。
實(shí)施方式3在進(jìn)行投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)時(shí)，若投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP較小，則設(shè)計(jì)變得比較困難，并且制造成本升高。另一方面，當(dāng)從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L變長時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)同樣變得困難，并且制造成本也變高。但是，如圖1和圖3所示，第二鏡9與投影光學(xué)系統(tǒng)3的下側(cè)相鄰配置，并且第二鏡9需要相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3的鏡筒3c(在投影光軸3a的方向上)配置在DMD元件2側(cè)，以使投影光學(xué)系統(tǒng)3在為了透鏡移位而移動時(shí)不會與第二鏡9干涉，考慮到該配置，優(yōu)選距離L較長。
圖14是用于對本發(fā)明的實(shí)施方式3的投影型顯示裝置中的從DMD元件到投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面的距離和性能進(jìn)行說明的圖。如圖14所示，當(dāng)從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L長到距離L2時(shí)，在相同位移量Sp(在圖14中為6.3mm)和相同F(xiàn)值FP的情況下，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP2大于有效口徑EP。即，當(dāng)距離L變長時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP和DMD元件2的鉛直方向的尺寸Vd的比率EP/Vd變大。因此，在照明光學(xué)系統(tǒng)1的F值FI為2.4，投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP為2.0時(shí)，對使從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L變化時(shí)的性能的變化進(jìn)行了評價(jià)。亮度的評價(jià)是以表2所示的投影光學(xué)系統(tǒng)3的F值FP為1.5時(shí)的亮度(基準(zhǔn)值)為100％，將亮度作為相對于上述基準(zhǔn)值的相對值進(jìn)行的評價(jià)。
表3
如表3所示，在從DMD元件2的被照明面2b到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L從45.5mm變化到41.5mm時(shí)，距離L為45.5mm時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP為23.5mm，在距離L為41.5mm時(shí)，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP為21.4mm，當(dāng)距離L變小時(shí)，有效口徑EP也變小。在距離L為45.5mm時(shí)，在位移量為60％的情況下，作為光學(xué)系統(tǒng)的性能的亮度為100％，在位移量為0％的情況下，作為光學(xué)系統(tǒng)的性能的亮度為98％，亮度良好。另外，在距離L為44.5mm時(shí)，在位移量為100％的情況下，作為光學(xué)系統(tǒng)的性能的亮度為100％，在位移量為0％的情況下，作為光學(xué)系統(tǒng)的性能的亮度為95％。但是，隨著距離L變短，亮度的損失量增大。
根據(jù)表3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果No.1和No.2在位移量為60％時(shí)沒有亮度損失，并且在位移量為0％時(shí)的損失量也在5％之內(nèi)，能夠獲得良好的性能。此時(shí)的投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP和DMD元件2的鉛直方向的尺寸Vd的比滿足下面的條件式。
EP/Vd＞2.15因此，通過將投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP和DMD元件2的鉛直方向的尺寸的Vd確定成滿足該條件式，能夠減小亮度的損失量。
如以上所說明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式3，由到投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10的距離L確定的、投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面的有效口徑EP和DMD元件2的尺寸的比構(gòu)成為使EP/Vd＞2.15成立，因此，能夠在實(shí)現(xiàn)透鏡移位功能的同時(shí)，提高光利用效率，顯示對比度良好的影像。
實(shí)施方式4圖15是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式4的投影型顯示裝置中的照明光學(xué)系統(tǒng)的聚光點(diǎn)的圖。如圖15所示，在實(shí)施方式4的投影型顯示裝置中，在中繼透鏡組7的出射后的第一鏡8側(cè)的位置，配置有照明光學(xué)系統(tǒng)1的光圈13。關(guān)于該照明光學(xué)系統(tǒng)1的光圈13，大多不設(shè)置限定開口的部件。如圖15所示，從光強(qiáng)度均勻化元件6出射的光束臨時(shí)在光圈13聚光。通過將照明光學(xué)系統(tǒng)1的光圈13和投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)瞳位置設(shè)置成共軛關(guān)系，光利用效率提高。
本來，在具有投影光學(xué)系統(tǒng)3移動的透鏡移位功能的裝置中，優(yōu)選將投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)瞳位置相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3設(shè)置在靠DMD元件2側(cè)(即，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)開口部10)，但是，在投影光學(xué)系統(tǒng)3的透鏡外配置入射側(cè)瞳位置，成為在投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)上的很大的限制，使設(shè)計(jì)變得困難。因此，在實(shí)施方式4的投影型顯示裝置中，如圖15所示，構(gòu)成為使照明光學(xué)系統(tǒng)1的聚光點(diǎn)14(即，投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射側(cè)瞳位置)相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面靠近屏幕100，即，位于投影光學(xué)系統(tǒng)3內(nèi)。
如以上所說明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式4，通過將照明光學(xué)系統(tǒng)1的聚光點(diǎn)14相對于投影光學(xué)系統(tǒng)3的入射面配置為靠屏幕側(cè)，能夠減少對投影光學(xué)系統(tǒng)3的設(shè)計(jì)的限制，能夠使設(shè)計(jì)上具有柔性。
另外，在上述說明中，為了表示投影型顯示裝置的實(shí)際使用狀態(tài)中的方向，使用了“上”或者“下”這樣的表達(dá)，但是本發(fā)明的投影型顯示裝置也能夠以與上述說明不同的姿態(tài)進(jìn)行設(shè)置。
另外，在上述說明中，表示了將旋轉(zhuǎn)濾色器5設(shè)置在光源燈4和光強(qiáng)度均勻化元件6之間的結(jié)構(gòu)，但是只要是緊挨著光強(qiáng)度均勻化元件6之后的那樣的使照明光束收斂較小的部位，也可以配置在其他部位。
另外，在上述說明中，表示了使用DMD元件作為反射型光閥2的情況，但是也可以使用反射型液晶顯示元件的那樣的其他光閥。
權(quán)利要求
1.一種投影型顯示裝置，其特征在于，上述投影型顯示裝置具有照明光學(xué)系統(tǒng)，其包括光源；反射型光閥，其在被上述照明光學(xué)系統(tǒng)照明的被照明面上具有圖像形成區(qū)域；投影光學(xué)系統(tǒng)，其是對在上述反射型光閥的上述圖像形成區(qū)域上形成的圖像進(jìn)行放大投影的投影光學(xué)系統(tǒng)，其可以沿與投影光軸大致正交的方向移位，上述投影光學(xué)系統(tǒng)的F值小于上述照明光學(xué)系統(tǒng)的F值，在上述投影光學(xué)系統(tǒng)與上述反射型光閥之間具有限定上述投影光學(xué)系統(tǒng)的入射側(cè)開口部的開口部限定部件，該開口部限定部件是不隨上述投影光學(xué)系統(tǒng)的移位而移動的部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面的有效口徑大于上述入射側(cè)開口部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述開口部限定部件配置在上述投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面附近。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述照明光學(xué)系統(tǒng)還具有光強(qiáng)度均勻化元件，其使從上述光源出射的光束的強(qiáng)度分布均勻化；和中繼光學(xué)系統(tǒng)，其將從上述光強(qiáng)度均勻化元件出射的光束導(dǎo)向上述反射型光閥，通過從上述中繼光學(xué)系統(tǒng)朝向上述反射型光閥的光束的中心的光線，相對于上述反射型光閥的圖像形成區(qū)域的法線傾斜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影型顯示裝置，其特征在于，通過從上述反射型光閥的上述圖像形成區(qū)域朝向上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光束的中心的光線，相對于上述反射型光閥的上述圖像形成區(qū)域的法線傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述中繼光學(xué)系統(tǒng)具有中繼透鏡組，其用于傳播從上述光強(qiáng)度均勻化元件出射的光束；第一鏡，其反射從上述中繼透鏡組出射的光束；和第二鏡，其將來自上述第一鏡的反射光反射向上述反射型光閥；上述第二鏡在上述投影光軸的方向上，相對于上述投影光學(xué)系統(tǒng)配置在上述反射型光閥側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影型顯示裝置，其特征在于，在與上述投影光學(xué)系統(tǒng)的移位方向平行地進(jìn)行觀察時(shí)，通過從上述光強(qiáng)度均勻化元件朝向上述第一鏡的光束的中心的光線，與通過從上述反射型光閥朝向上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光束的中心的光線大致正交。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述反射型光閥具有能夠使反射面的傾角變化的多個(gè)可動微鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述光強(qiáng)度均勻化元件是管狀部件，其構(gòu)成為在該管狀部件的內(nèi)表面反射光束。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述光強(qiáng)度均勻化元件是透明的棱柱狀部件，其構(gòu)成為在該棱柱狀部件的內(nèi)部反射光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述光強(qiáng)度均勻化元件是將多個(gè)透鏡元件在平面上排列起來的透鏡陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影型顯示裝置，其特征在于，通過從上述反射型光閥的矩形的上述圖像形成區(qū)域朝向上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光束的中心的光線，相對于上述反射型光閥的上述圖像形成區(qū)域的法線傾斜，在設(shè)上述投影光學(xué)系統(tǒng)相對于上述反射型光閥的、在與上述投影光軸大致正交的方向上的位移量為SP，設(shè)上述開口部限定部件的入射側(cè)開口部的直徑為E，設(shè)上述投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面的有效口徑為EP，設(shè)上述反射型光閥的垂直掃描方向的尺寸為Vd時(shí)，滿足這樣的關(guān)系E＜EP0.7×Vd＞SP＞0.4×Vd。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述投影型顯示裝置還滿足這樣的關(guān)系EP/Vd＞2.15。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影型顯示裝置，其特征在于，上述照明光學(xué)系統(tǒng)的聚光點(diǎn)相對于上述投影光學(xué)系統(tǒng)的入射面位于出射面?zhèn)取?br>
全文摘要
本發(fā)明提供一種投影型顯示裝置，其具有照明光學(xué)系統(tǒng)(1)，其包括光源；反射型光閥(2)，其在被照明光學(xué)系統(tǒng)(1)照明的被照明面(2b)上具有圖像形成區(qū)域；投影光學(xué)系統(tǒng)(3)，其對形成在反射型光閥(2)的圖像形成區(qū)域上的圖像進(jìn)行放大投影。投影光學(xué)系統(tǒng)(3)可以沿與其投影光軸(3a)大致正交的方向移動，投影光學(xué)系統(tǒng)(3)的F值小于照明光學(xué)系統(tǒng)(1)的F值。在投影光學(xué)系統(tǒng)(3)與反射型光閥(2)之間具有限定投影光學(xué)系統(tǒng)(3)的入射側(cè)開口部(10)的開口部限定部件(12)，該開口部限定部件(12)不隨投影光學(xué)系統(tǒng)(3)的移動而移動。
文檔編號G03B21/00GK101080667SQ20068000136
公開日2007年11月28日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者小島邦子, 木田博 申請人:三菱電機(jī)株式會社