專利名稱：圖像投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大圖像顯示元件的圖像并將其投影在屏幕等投影面上，進行圖像顯示的圖像投影裝置，特別涉及一種修正、減小伴隨從傾斜方向的投影而產(chǎn)生的投影圖像的變形，能夠獲得長方形的投影圖像的圖像投影裝置。

背景技術(shù)：
已知各種圖像投影裝置(所謂投影機)，使來自光源的光例如通過顯示在液晶圖像顯示元件上的圖像之后，通過由多片透鏡構(gòu)成的投影光學(xué)單元在屏幕(投影面)上放大并投影該光，并且，這些圖像投影裝置已經(jīng)實用化。根據(jù)其使用方式，極力要求上述裝置能夠搬運，特別在要求其小型化的同時，還要求在屏幕上不變形地獲得充分大的放大圖像。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，例如以下的專利文獻1，可知一種投影機，以能夠切換正面投影和背面投影地對圖像進行投影為目的，與投影機本體一體地構(gòu)成背面投影用反射鏡，在該背面投影時也能夠以大畫面進行投影，小型且投影圖像的畫質(zhì)優(yōu)良。
此外，例如下述的專利文獻2～3所述，已知一種投影裝置或光學(xué)系統(tǒng)，可沿垂直于投影系統(tǒng)的光軸的方向移動投影畫面，并且使用相對于投影系統(tǒng)的光軸傾斜規(guī)定的角度配置的附加光學(xué)系統(tǒng)，相對屏幕在傾斜方向?qū)D像進行放大投影。而且，這里提及的附加光學(xué)系統(tǒng)(遠焦轉(zhuǎn)換器(afocal converter))為具有可改變投影圖像大小的作用的光學(xué)系統(tǒng)，用于修正、減小伴隨從相對屏幕傾斜的方向的投影而產(chǎn)生的投影圖像的變形，獲得長方形的投影圖像。
另外，根據(jù)例如下述的專利文獻4，可知一種反射型成像光學(xué)系統(tǒng)，使用多片反射鏡(反射系統(tǒng)光學(xué)元件)代替上述透鏡(透射系統(tǒng)光學(xué)元件)，在屏幕(投影面)上放大并投影圖像顯示元件的圖像。
即，當使用上述專利文獻1所述的圖像投影裝置(投影機)從相對屏幕傾斜的方向投影圖像時，在投影圖像上產(chǎn)生所謂臺形變形。為解決該問題，在如上述專利文獻2所述的投影光學(xué)單元中采用使配置于屏幕一側(cè)的附加光學(xué)系統(tǒng)(遠焦轉(zhuǎn)換器)偏心以抑制臺形變形的結(jié)構(gòu)。但是，難以實現(xiàn)構(gòu)成該偏心附加光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的廣角化，因此，為了獲得所需倍率的投影圖像，需增大從投影裝置到屏幕的距離，此外，還增大投影畫面與投影系統(tǒng)之間的距離，因此，存在裝置整體變大(特別是光學(xué)單元的光軸方向的長度)的問題。另外，作為構(gòu)成上述偏心附加光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，需要口徑大的附加光學(xué)系統(tǒng)，隨之，這也成為投影光學(xué)單元的成本增加的原因。
此外，在上述專利文獻3所述的投影光學(xué)單元中，與上述專利文獻2一樣，也難以實現(xiàn)廣角化，并且，由于需要個別地使所使用的透鏡偏心，所以使該制造變得困難，另外，還需要使用口徑大的附加光學(xué)系統(tǒng)，這成為投影光學(xué)單元的成本增加的原因。
另一方面，在如專利文獻4所述的反射型成像光學(xué)系統(tǒng)中，通過使用反射光學(xué)系統(tǒng)(反射鏡)代替現(xiàn)有技術(shù)的透射型的成像光學(xué)系統(tǒng)(透鏡系統(tǒng))，能夠達到抑制成像光學(xué)系統(tǒng)的大型化并且實現(xiàn)廣角化的目的。但是，因為反射鏡的光的偏心(偏轉(zhuǎn))量大，所以特別在裝置內(nèi)，難以在正確的位置和其傾斜角度上配置多片反射鏡，此外，因為振動也容易使反射鏡的傾斜角度等發(fā)生變化，所以還存在該系統(tǒng)的制造極其困難的問題。
專利文獻1日本特開2006-259252號公報
專利文獻2日本特開平5-134213號公報
專利文獻3日本特開2000-162544號公報
專利文獻4日本特開2004-157560號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種圖像投影裝置，不增大裝置的外形即能夠?qū)崿F(xiàn)廣角化，并且比較容易實現(xiàn)小型化，即不需要使用口徑大的附加光學(xué)系統(tǒng)，且在投影圖像上不產(chǎn)生臺形變形，適于采用緊湊的外形尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，為了達到上述目的，首先提供一種圖像投影裝置，其對圖像顯示元件上的圖像進行放大、投影，該裝置包括大致呈箱型的機箱；設(shè)置于上述機箱的內(nèi)部并配有光源在內(nèi)部的光源部；設(shè)置于上述機箱的內(nèi)部并通過上述圖像顯示元件對來自上述光源部的光進行調(diào)制從而形成圖像光的光調(diào)制部；和設(shè)置于上述機箱的內(nèi)部并對來自上述光調(diào)制部的圖像光進行放大、投影的投影光學(xué)部，其中，上述投影光學(xué)部具有，由從上述圖像顯示元件朝著光的投影方向依次配置為相對于光軸對稱的多個透鏡元件構(gòu)成的透鏡組；和相對于該光軸為非軸對稱形狀的透鏡元件，還包括反射鏡，該反射鏡安裝在上述機箱的一部分上并可沿上述投影光學(xué)部的光軸配置于該機箱外部的規(guī)定位置上，由此對從上述投影光學(xué)部射出的圖像光進行反射，并且，該反射鏡具有相對于上述投影光學(xué)部的光軸非軸對稱的自由曲面形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明，在如上所述的圖像投影裝置中，優(yōu)選上述反射鏡被構(gòu)成為以機械的方式與上述機箱結(jié)合，并相對于上述機箱能夠移動，進一步，優(yōu)選在上述機箱的內(nèi)部還具備電源部，并且該箱型機箱的平面尺寸設(shè)定在30cm×30cm以內(nèi)。再者，優(yōu)選上述光源部的光軸與上述光調(diào)制部的光軸僅傾斜規(guī)定的角度。
根據(jù)以上的本發(fā)明，發(fā)揮能夠提供一種圖像投影裝置的優(yōu)異效果，該圖像投影裝置能夠容易地實現(xiàn)廣角化，并且不需要使用口徑大的附加光學(xué)系統(tǒng)而實現(xiàn)小型化，并且，能夠在投影圖像上不產(chǎn)生臺形變形地放大并投影適宜的圖像。



圖1為表示本發(fā)明的一實施方式的圖像投影裝置(投影機)的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2為上述本發(fā)明的圖像投影裝置的側(cè)視圖。
圖3為表示上述本發(fā)明的圖像投影裝置的，特別是包括光調(diào)制單元和投影光學(xué)單元的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的部分展開立體圖。
圖4為表示上述本發(fā)明的圖像投影裝置的投影光學(xué)單元的基本結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖5為表示上述本發(fā)明的圖像投影裝置的投影光學(xué)單元的透鏡配置的一個例子的立體圖。
圖6為用于說明上述投影光學(xué)單元的透鏡面的垂直方向和水平方向的截面圖。
圖7為用于說明上述投影光學(xué)單元的透鏡面的變形例的垂直方向的截面圖。
圖8為表示上述投影光學(xué)單元的光路的YZ截面圖。
圖9為表示上述投影光學(xué)單元的光路的XZ截面圖。
圖10為表示在上述投影光學(xué)單元中使投影距離發(fā)生變化時的性能的圖。
圖11為表示在上述投影光學(xué)單元中使后方透鏡組移動后的狀態(tài)的示意圖。
圖12為表示在上述投影型圖像顯示裝置中，用于使投影光學(xué)單元的后方透鏡組移動的結(jié)構(gòu)的一個例子，包括一部分截面的立體圖。
符號說明 100圖像投影裝置(投影機)的機箱 200光源單元 300光調(diào)制單元 400投影光學(xué)單元 500電源單元 600自由曲面反射鏡
具體實施例方式 以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。附圖1為表示本發(fā)明的一實施方式的圖像投影裝置(所謂投影機)的結(jié)構(gòu)的立體圖，該圖中顯示了在該投影裝置本體的一部分上設(shè)置有切口的大致呈箱型的機箱100(外形30cm×30cm)中容納的構(gòu)成元件。
首先，在該機箱100內(nèi)具有包括水銀燈或鹵素?zé)舻瓤僧a(chǎn)生高亮度的白色光的燈、集光鏡等的光源單元200；包括例如顯示從外部的個人計算機輸入的畫像或圖像的圖像顯示元件，由該圖像顯示元件調(diào)制從上述光源單元200照射的光的光調(diào)制單元300；用于放大并照射從該光調(diào)制單元300射出的光的投影光學(xué)單元400；和用于例如從商用電源輸入電力、向上述各單元供給必需的電壓/電流的電源單元500，而且，在機箱100的一部分(圖示的例中，左上側(cè)面的部位)上，通過覆蓋光的射出口的板狀部件610，以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝有后面將詳細說明的自由曲面反射鏡600。另外，圖中參照符號611、612表示，為了在其兩端加強自由曲面反射鏡600，并在板狀部件610的前端傾斜規(guī)定角度地固定自由曲面反射鏡600的所謂加強部件。
即，如附圖2所示，固定于上述自由曲面反射鏡600的下端的板狀部件610，通過形成在上述圖像投影裝置的機箱100的一部分(圖示的例中，機箱的左側(cè)面下端部)上的軸承部111，被機械連結(jié)，而且，如圖中虛線所示，將該板狀部件610以能夠以該軸承部111為中心旋轉(zhuǎn)的方式安裝。另外，在該圖中，用箭頭表示從上述投影光學(xué)單元400射出，并由自由曲面反射鏡600的表面反射的光。
接著，在附圖3中說明在上述內(nèi)容中已表示其概略結(jié)構(gòu)的圖像投影裝置，特別以作為其光學(xué)元件的光源單元200、光調(diào)制單元300、投影光學(xué)單元400和上述自由曲面反射鏡600為中心進行說明。
來自在其內(nèi)部包括未圖示的產(chǎn)生高亮度的白色光的燈、集光鏡等的光源單元200的光的一部分，例如通過構(gòu)成光調(diào)制單元300的半透明反射鏡311和反射鏡312，被導(dǎo)向作為液晶圖像顯示元件的例如透射型的紅色用(R)液晶板313R，上述光的另一部分，通過半透明反射鏡311和第2半透明反射鏡314，被導(dǎo)向透射型的綠色用(G)液晶板313G，而上述光的剩余的一部分，通過半透明反射鏡311和第2半透明反射鏡314，再通過反射鏡315、316，被導(dǎo)向透射型的藍色用(B)液晶板313B，上述光根據(jù)顯示的畫像或圖像分別被調(diào)制。其后，通過光合成棱鏡320，將這些被調(diào)制的光合成為被投影的彩色圖像光。其后，如以下詳細說明的那樣，上述由光合成棱鏡320合成的彩色圖像光通過包括前方透鏡組410和后方透鏡組420的投影光學(xué)單元400，再通過上述自由曲面反射鏡600，如圖中箭頭所示，被投影在未圖示的屏幕等上。
其次，參照附圖4，說明上述圖像投影裝置的投影光學(xué)單元的基本光學(xué)結(jié)構(gòu)。而且，該圖所示的XYZ正交坐標系中，設(shè)定由上述光合成棱鏡320合成的彩色圖像光所投影的平面為XY平面，上述投影光學(xué)單元的光軸相當于YZ截面。
如圖4所示，投影光學(xué)單元由透射(透鏡)光學(xué)系統(tǒng)和反射光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，前者由入射來自光源8(對應(yīng)于圖1和圖3的光源單元200)的光并射出期望的圖像的圖像顯示元件1(對應(yīng)于圖3的3塊液晶板313R、313G、313B。但此處僅圖示了1塊)、棱鏡10(對應(yīng)于圖3的光合成棱鏡320)、包括前方透鏡組2(對應(yīng)于圖3的410)和后方透鏡組3(對應(yīng)于圖3的420)的2個透鏡組構(gòu)成，后者包含具有不是旋轉(zhuǎn)對稱(即非旋轉(zhuǎn)對稱)的自由曲面形狀的反射面的反射鏡(以下稱為自由曲面反射鏡)4(對應(yīng)于圖3的600)。
在具有以上結(jié)構(gòu)的投影光學(xué)單元中，從上述圖像顯示元件1通過棱鏡10射出的光，首先，入射至構(gòu)成透鏡光學(xué)系統(tǒng)的前方透鏡組2。而且，以下還將說明其細節(jié)，該前方透鏡組2包括具有旋轉(zhuǎn)對稱的面形狀、具有正光焦度(power)和負光焦度的多片折射透鏡。之后，從該前方透鏡組2射出的光通過后方透鏡組3，該后方透鏡組3由包括至少一方的面為不是旋轉(zhuǎn)對稱(旋轉(zhuǎn)非對稱)的自由曲面的形狀的多片(本例為2片)透鏡的多片透鏡構(gòu)成。然后，從后方透鏡組3射出的光，又通過包括具有不是旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面形狀的反射面的反射鏡(以下稱為自由曲面反射鏡)4的反射光學(xué)系統(tǒng)被擴大并反射，之后，被投影至規(guī)定的屏幕5(例如，房間的墻壁和薄片狀的屏幕等)。
在現(xiàn)有技術(shù)(特別是上述專利文獻2和3)中，在相對投影系統(tǒng)的光軸的垂直方向上移動投影畫面(顯示元件)，而且相對投影系統(tǒng)的光軸傾斜規(guī)定的角度配置附加光學(xué)系統(tǒng)，與此不同，在本實施方式中，從上述圖4可以明確，配置上述圖像顯示元件(即液晶板)1，使其顯示畫面的中央大致位于透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸上(即形成共軸光學(xué)系統(tǒng))。因此，從上述圖像顯示元件1的顯示畫面的中央射出、通過透鏡光學(xué)系統(tǒng)的入射光瞳的中央，朝向屏幕5上的畫面中央的光線11，大致沿透鏡光學(xué)系統(tǒng)(包括上述前方透鏡組2和后方透鏡組3)的光軸前進(以下，稱其為“畫面中央光線”)。之后，該畫面中央光線11，在上述反射光學(xué)系統(tǒng)(包括自由曲面反射鏡)的具有自由曲面形狀的反射面4上的點P2被反射后，在屏幕5上的畫面中央的點P5，從屏幕的法線7的下方傾斜入射。以下稱該角度為“傾斜入射角度”，并用θs表示。即，沿著上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸通過的光線相對于屏幕傾斜入射，這實質(zhì)上意味著相對于屏幕傾斜設(shè)置透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸(形成傾斜入射系統(tǒng))。
通常，當如上所述相對于屏幕傾斜入射光線時，從上述圖像顯示元件1投影的長方形的形狀變成臺形，即包括所謂的臺形變形，此外，也會由于相對光軸不旋轉(zhuǎn)對稱而產(chǎn)生各種像差，但是，在本發(fā)明中，使用構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3和上述反射光學(xué)系統(tǒng)的反射面以修正上述問題。
特別地，通過將從上述圖像顯示單元1投影的光線在構(gòu)成上述反射光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡4的反射面上放大反射，并向屏幕5上傾斜入射，與由透鏡獲得的光的偏心量(偏轉(zhuǎn)角)相比，能夠獲得更大的偏心量(偏轉(zhuǎn)角)，此外，因為難以產(chǎn)生像差，所以能夠抑制裝置的大型化并實現(xiàn)廣角化。即，與上述現(xiàn)有技術(shù)(特別是上述專利文獻1和2)的使附加光學(xué)系統(tǒng)(遠焦轉(zhuǎn)換器)偏心以抑制臺形變形的結(jié)構(gòu)相比，包括上述前方透鏡組2和后方透鏡組3的透鏡光學(xué)系統(tǒng)能夠構(gòu)成為口徑更小的光學(xué)系統(tǒng)。
此外，如上所述，入射至構(gòu)成上述反射光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡4的反射面的光是由上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)放大至規(guī)定的大小并進行投影的，因此，與現(xiàn)有的僅由反射鏡構(gòu)成放大投影系統(tǒng)的構(gòu)造(例如上述專利文獻4)相比，其制造變得容易。即，通過采用分別制造透鏡光學(xué)系統(tǒng)與反射光學(xué)系統(tǒng)，之后在裝置機箱內(nèi)固定調(diào)整上述二者的位置的結(jié)構(gòu)，特別適于大量生產(chǎn)。此外，通過采用如上所述的在上述前方透鏡組2的前方配置用于修正臺形變形等的后方透鏡組3的結(jié)構(gòu)，能夠減小該后方透鏡組3與前方透鏡組2之間的間隔地配置二者，因此，能夠獲得使搭載有該投影光學(xué)單元的裝置(即投影機)整體緊湊化的良好效果。
這樣，通過組合具有自由曲面形狀的透射型透鏡光學(xué)系統(tǒng)和具有自由曲面形狀的反射光學(xué)系統(tǒng)，特別在應(yīng)用于作為圖像投影裝置的投影機的情況下，能夠可靠且比較容易地實現(xiàn)對該裝置極力要求的廣角化，并且能夠使裝置整體減小，實現(xiàn)緊湊的裝置。
接著，在附圖5和圖6中，表示包括構(gòu)成上述投影型圖像顯示裝置的投影光學(xué)單元的透鏡光學(xué)系統(tǒng)和反射光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的細節(jié)。即，圖5為上述投影光學(xué)單元的立體圖，圖6分別表示其垂直方向的截面(圖6(a))和其水平方向的截面(圖6(b))。
如這些圖中所示，在透鏡光學(xué)系統(tǒng)中，從圖像顯示元件1通過棱鏡10射出的圖像，首先入射至包括具有旋轉(zhuǎn)對稱形狀的多片透鏡的前方透鏡組2。如上所述，前方透鏡組2包括旋轉(zhuǎn)對稱的球面透鏡和非球面透鏡。另外，這些圖中的符號35表示配置于上述前方透鏡組2和后方透鏡組3之間的彎曲反射鏡35。
此外，后方透鏡組3由至少2個自由曲面透鏡構(gòu)成。如這些圖中所示，距反射鏡4的反射面S23最近的自由曲面透鏡31，凹部朝向其光的射出方向，并且設(shè)定，在上述屏幕的下端入射的光線所通過的部分的曲率大于在上述屏幕的上端入射的光線所通過的部分的曲率。即，所謂自由曲面透鏡，是具有凹部朝向其光的射出方向彎曲，并且在屏幕的下端入射的光線所通過的部分的曲率比在上述屏幕的上端入射的光線所通過的部分的曲率大的形狀的透鏡。
此外，本實施方式以滿足下述條件的方式構(gòu)成。即，在上述的圖4所示的截面內(nèi)，設(shè)定從上述圖像顯示元件1的畫面下端射出、通過前方透鏡組2的入射光瞳的中央、在屏幕5的畫面上端的點P6入射的光線為光線1 2。令該光線12從其通過自由曲面反射鏡4的點P3至屏幕上的點P6的光程為L1。此外，設(shè)從上述圖像顯示元件1的畫面上端射出、通過前方透鏡組2的入射光瞳的中央、在屏幕5的畫面下端的點P4入射的光線為光線13。令該光線13從其通過自由曲面反射鏡4的點P1至屏幕上的點P4的光程為L2。而且，構(gòu)成上述投影光學(xué)單元，使上述L1、L2滿足下式。
[數(shù)1] |L1-L2|＜1.2*sinθs*Dv 此處，Dv是圖4的截面內(nèi)的屏幕上的畫面的尺寸，換言之，Dv是從屏幕上的畫面上端的點P6至畫面下端的點P4的距離。另外，θs為上述傾斜入射角度。
另一方面，配置上述圖像顯示元件1，使其顯示畫面的中央位于上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸上，或者，如附圖7所示，優(yōu)選配置該圖像顯示元件1，使該顯示畫面的法線相對上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸稍微傾斜。
另外，觀察上述的圖4可知，如上所述，從點P3至點P6的光程大于從點P1至點P4的光程。這意味著從透鏡光學(xué)系統(tǒng)來看，屏幕上的像點P6位于比像點P4遠的位置。因此，如果對應(yīng)于屏幕上的像點P6的物點(顯示畫面上的點)是距透鏡光學(xué)系統(tǒng)較近的點，或者對應(yīng)于像點P4的物點是距透鏡光學(xué)系統(tǒng)較遠的點，則能夠修正像面的傾斜。因此，又如上述圖7所示，優(yōu)選在包括屏幕5的法線和畫面中央光線的平面內(nèi)，上述圖像顯示元件1的顯示畫面中央的法線矢量相對于透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸稍微傾斜。而且，其傾斜方向優(yōu)選為與屏幕5所在位置的方向相反的方向。
另外，雖然已知為獲得相對于光軸傾斜的像平面而傾斜物平面的方法，可是在實用的大視場角的情況下，由于物平面的傾斜，像平面會產(chǎn)生相對于光軸的非對稱的變形，使用旋轉(zhuǎn)對稱的投影透鏡難以對其進行修正。在本實施方式中，由于在上述后方透鏡組3中使用了旋轉(zhuǎn)非對稱的自由曲面透鏡31和自由曲面透鏡32，所以能夠應(yīng)對非對稱的像面的變形。因此，因為通過傾斜物平面，即，傾斜圖像顯示元件的顯示面，能夠大大減小低次的像面的變形，所以有效地輔助了利用自由曲面進行的像差修正。
其次，說明上述各光學(xué)元件的作用，上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)中，其前方透鏡組2(透鏡21～25)構(gòu)成用于在屏幕5上投影上述圖像顯示元件1的顯示畫面的主透鏡，且修正旋轉(zhuǎn)對稱的光學(xué)系統(tǒng)基本的像差。此外，上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3(透鏡31～34)由具有不旋轉(zhuǎn)對稱(旋轉(zhuǎn)非對稱)的自由曲面形狀的透鏡構(gòu)成。而且，因為上述反射光學(xué)系統(tǒng)4是由具有不旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面形狀的反射面構(gòu)成的，所以主要進行由傾斜入射產(chǎn)生的像差的修正。這樣，即構(gòu)成以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)成上述反射光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡4主要修正臺形變形，另外，透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3主要進行像面的變形等的非對稱的像差的修正。
如上所述，在本發(fā)明的實施方式中，上述反射光學(xué)系統(tǒng)由1片具有不旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面形狀的反射面(反射鏡)4構(gòu)成，上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3由兩面均具有旋轉(zhuǎn)非對稱的自由曲面形狀的2片透射型透鏡(反射鏡4一側(cè)的透鏡31和32)構(gòu)成。而且，這里，自由曲面反射鏡4以使其凸部朝向其反射方向的方式彎曲。而且，設(shè)定自由曲面反射鏡4的反射在屏幕下端入射的光線的部分的曲率大于其反射在上述屏幕上端入射的光線的部分的曲率。此外，可以使其反射在屏幕下端入射的光線的部分相對其反射方向為凸形狀，另外，使其反射在上述屏幕上端入射的光線的部分相對其反射方向為凹形狀。
優(yōu)選設(shè)定反射光學(xué)系統(tǒng)的反射面(反射鏡)4的坐標原點和前方透鏡組2中距反射面(反射鏡)4最近的透鏡面之間的在光軸方向的距離為前方透鏡組2的焦點距離的5倍或者5倍以上。通過這樣設(shè)定，能夠通過反射光學(xué)系統(tǒng)的具有自由曲面形狀的反射面有效地修正臺形變形像差，由此能夠獲得良好的性能。
以下，說明本發(fā)明的具體的數(shù)值實施例。
實施例1 首先，使用附圖8和圖9以及以下的表1～表4，特別在表示投影光學(xué)單元的包括透鏡光學(xué)系統(tǒng)和反射光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的具體數(shù)值的同時，說明上述已進行說明的本實施例的投影光學(xué)單元的細節(jié)。而且，這些圖表示基于第一數(shù)值例的本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的光線圖。即，圖8表示上述圖4的XYZ正交坐標系的YZ截面，即，在Z軸方向展開光學(xué)系統(tǒng)。另外，圖9表示在XZ截面的結(jié)構(gòu)，在該圖中，如上述圖5和圖6所示的詳細結(jié)構(gòu)，在構(gòu)成透鏡光學(xué)系統(tǒng)的透鏡光學(xué)系統(tǒng)的前方透鏡組2與后方透鏡組3間設(shè)置彎曲反射鏡35，由此在X軸方向使光路彎曲1次。
在本例中，從表示在圖8的下側(cè)的圖像顯示元件1射出的光，在包括多個透鏡的透鏡光學(xué)系統(tǒng)中，首先通過只由僅具有旋轉(zhuǎn)對稱形狀的面的透鏡構(gòu)成的前方透鏡組2。然后，通過包括旋轉(zhuǎn)非對稱的自由曲面透鏡的后方透鏡組3，在作為反射光學(xué)系統(tǒng)的自由曲面反射鏡4的反射面被反射。該反射光之后入射至屏幕5。
這里，透鏡光學(xué)系統(tǒng)的前方透鏡組2全部由具有旋轉(zhuǎn)對稱形狀的折射面的多片透鏡構(gòu)成，這些透鏡的折射面中，4個為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，其它為球面。這里使用的軸對稱的非球面，各面均采用局部圓柱坐標系，并由下式表示。
[數(shù)2] 這里，“r”為距光軸的距離，“Z”為垂度(sag)量。此外，“c”為頂點曲率，“k”為圓錐系數(shù)，“A”～“J”為上述“r”的冪乘項的系數(shù)。
另一方面，構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3的自由曲面，采用以各面的面頂點為原點的局部正交坐標系(x，y，z)，由包含X、Y多項式的下式表示。
[數(shù)3] 這里，“Z”表示在垂直于X、Y軸的方向的自由曲面形狀的垂度量，“c”為頂點曲率，“r”為在X、Y軸的平面內(nèi)距原點的距離，“k”為圓錐系數(shù)，“C(m，n)”為多項式的系數(shù)。
其次，以下的表1表示本實施例的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值數(shù)據(jù)。在該表1中，S0～S23分別對應(yīng)于上述圖6所示的符號S0～S23。這里，符號S0表示圖像顯示元件1的顯示面，即物面，S23表示自由曲面反射鏡4的反射面。另外，符號S24，雖未表示在這些圖中，表示上述圖4的屏幕5的入射面，即像面。
[表1] 此外，在上述表1中，“Rd”為各面的曲率半徑，在上述圖6中，當曲率的中心位于面的左側(cè)時表示為正值，相反的情況下表示為負值。此外，在上述表1中，“TH”為面間距離，表示從該透鏡面的頂點至下一個透鏡面的頂點的距離。相對于該透鏡面，當下一個透鏡面在圖中位于左側(cè)時，面間距離表示為正值，而當下一個透鏡面位于右側(cè)時，面間距離表示為負值。
而且，在上述表1中，S5、S6、S17、S18為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，在該表1中，在面的編號的旁邊添加符號“*”，以易于識別，在以下的表2中表示這4個面的非球面系數(shù)。
[表2] 此外，在上述表1中，S19～S22為構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組的具有自由曲面形狀的折射面，S23為反射光學(xué)系統(tǒng)的具有自由曲面S23形狀的反射面，在面的編號的旁邊添加符號“#”，以進行表示。在以下的表3中顯示用于表示這5個自由曲面的形狀的系數(shù)的值。
[表3] 另外，在本發(fā)明中，如上述圖7所示，使圖像顯示元件1的顯示畫面，即物面，相對于上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜-1.163度。而且，傾斜方向是，使在該圖7的截面內(nèi)物面的法線順時針旋轉(zhuǎn)的方向表示為正值。因此，在本實施例中，在該圖7的截面內(nèi)，使物面從與上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直的位置沿逆時針的方向傾斜1.163度。
另外，配置由上述圖6或圖7中的符號S23表示的自由曲面反射鏡4，使其局部坐標的原點設(shè)置在上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸上，該局部坐標的原點的法線，即Z軸，相對與上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行的位置僅傾斜約+29度。而且，與上述物面同樣，使該傾斜方向為在上述圖6或圖7的截面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)的方向為正，因此，使該法線沿逆時針的方向傾斜。由此，從圖像顯示元件1的畫面中央射出、大致沿上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸前進的畫面中央光線，由S23反射后，沿著相對于上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸僅傾斜上述傾斜角度的2倍即58度的方向前進(參照圖中箭頭)。
并且，在以下的表4中表示本實施例的各面的局部坐標系的傾斜或偏心的情況。在該表4中，在面編號的右側(cè)表示傾斜角度和偏心值。“ADE”表示在平行于圖6的截面的面內(nèi)的傾斜的大小，其表示規(guī)則如上所述。另外，“YDE”表示偏心的大小，在平行于上述圖6的截面的面內(nèi)且垂直于光軸的方向設(shè)定偏心，使在上述圖6的截面中向下側(cè)的偏心為正。而且，在此后說明的實施例中，也在平行于顯示的截面的截面內(nèi)的方向設(shè)定光學(xué)元件的傾斜和偏心。
[表4] 觀察上述表1、表3可知，在本實施例中，曲率“c”和圓錐系數(shù)“k”為零(0)。即，由傾斜入射引起的臺形變形在傾斜入射的方向極大，在垂直于傾斜入射方向的方向則很小。因此，在傾斜入射的方向和與其垂直的方向需要相當不同的功能，通過不利用以旋轉(zhuǎn)對稱在全部方向發(fā)揮作用的上述曲率“c”、圓錐系數(shù)“k”，能夠良好地修正非對稱的像差。
此外，在上述表4中，面S23的“ADE”，與上述圖4所示的θm相同，屏幕5的面上的“ADE”，如上述圖4所示，為θs。使該二者的值滿足上述條件，從而進一步減小屏幕的下部的高度，實現(xiàn)緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。
此外，使上述式1表示的光程的差|L1-L2|的值為屏幕的畫面的高度的0.42倍、θs為30度可滿足上述數(shù)1的條件。上述表1～表4的數(shù)值為放大并投影物面時的一個例子。即，可知，即使在較近的距離(Lp)，也能夠?qū)⑽锩娣糯蟛⑼队盀槌浞执蟮漠嬅?，即，投影放大率?yōu)異。
實施例2 其次，利用表5～表8說明第二實施例。這里，透鏡光學(xué)系統(tǒng)的前方透鏡組2全部由具有旋轉(zhuǎn)對稱形狀的折射面構(gòu)成，這些透鏡的折射面中，4個為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，其它為球面。這里使用的軸對稱的非球面，各面均采用局部圓柱坐標系，并由如上所述的式[數(shù)2]表示。此外，構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3的透鏡的自由曲面，采用以各面的面頂點為原點的局部正交坐標系(x，y，z)，用包含X、Y的多項式的上述的式[數(shù)3]表示。
以下的表5表示本數(shù)值實施例的透鏡數(shù)據(jù)，物面的面編號為S0，其他依次為S1～S23。在該表5中，“Rd”為各面的曲率半徑，“TH”為面間距離，表示從該透鏡面的頂點至下一個透鏡面的頂點的距離。
[表5] 在該表5中，面S5、S6、S17、S18為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，在表1中，在面的編號的旁邊添加符號“*”，以易于識別，在以下的表6中表示這4個面的非球面的系數(shù)。
[表6] 另外，在上述表5中，面S19～面S22為構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組的具有自由曲面形狀的折射面，面S23為上述反射光學(xué)系統(tǒng)的具有自由曲面形狀的反射面，在面的編號的旁邊添加符號“#”，以進行表示。在以下的表7中表示用于表示這5個自由曲面的形狀的系數(shù)的值。
[表7] 進一步，在以下的表8中表示該第二實施例的各面的傾斜和偏心的大小。該表8中的“ADE”、“YDE”的值的表示規(guī)則如上所述。此外，本實施例中各面的傾斜的量與上述實施例1大致相同。
[表8] 而且，使上述表8中的S23的“ADE”(＝θm)和屏幕面5的“ADE”(＝θs)滿足上述條件，實現(xiàn)屏幕下部的高度小的緊湊型的光學(xué)系統(tǒng)。
此外，可知使上述式1表示的光程的差|L1-L2|的值為屏幕的畫面的高度的0.43倍、θs為30度可滿足上述[數(shù)1]的條件。
另一方面，在該第二實施例中，如上述表8所示，使S15僅偏心-0.193mm，使S17面僅反方向偏心0.193mm。在使某個面偏心的情況下，在以后的面中，光軸僅移動該偏心量。因此，該S15和S17的偏心意味著，使由S15和S16構(gòu)成的1片透鏡從光軸偏心-0.193mm。而且，該偏心量是微量的，不會產(chǎn)生使透鏡尺寸增大的不良影響，通過該偏心，能夠?qū)崿F(xiàn)非對稱的色像差的微調(diào)整。
另外，觀察上述表5和表7可知，在該實施例中，曲率“c”和圓錐系數(shù)“k”為零(0)。即，由傾斜入射引起的臺形變形的變形量在傾斜入射的方向極大，在垂直于傾斜入射方向的方向則很小。因此，在傾斜入射的方向和與其垂直的方向需要相當不同的功能，通過不利用以旋轉(zhuǎn)對稱在全部方向發(fā)揮作用的上述曲率“c”、圓錐系數(shù)“k”，能夠良好地修正圖片變形。
使用如上所述的數(shù)值的第二實施例的有效范圍是將物面上的范圍放大并投影至像面上。即，可知，即使在較近的距離(Lp)，也能夠?qū)⑽锩娣糯蟛⑼队盀槌浞执蟮漠嬅?，即，投影放大率?yōu)異。
實施例3 接著，說明本發(fā)明的第三實施例。這里，透鏡光學(xué)系統(tǒng)的前方透鏡組2全部由旋轉(zhuǎn)對稱形狀的折射面構(gòu)成，這些折射面內(nèi)，4個為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，其它為球面。這里使用的旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，各面均采用局部圓柱坐標系，并由上述式[數(shù)2]表示。此外，構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3的自由曲面，采用以各面的面頂點為原點的局部正交坐標系(x，y，z)，由包含X、Y的多項式的上述式[數(shù)3]表示。
以下的表9表示第三實施例的透鏡數(shù)據(jù)，物面的面編號為S0，其他依次為S1～S23。在該表9中，“Rd”為各面的曲率半徑。此外，“TH”表示面間距離，表示從該透鏡面的頂點至下一個透鏡面的頂點的距離。
[表9] 在此表9中，面S5、S6、S17、S18為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，在面的編號的旁邊添加符號“*”，以易于識別，此外，在以下的表10中表示這4個面的非球面的系數(shù)。
[表10] 此外，在上述表9中，面S19～S22為構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組的具有自由曲面形狀的折射面，S23為上述反射光學(xué)系統(tǒng)的具有自由曲面形狀的反射面，在面的編號的旁邊添加符號“#”，以進行表示。而且，在以下的表11中表示用于表示這5個自由曲面的形狀的系數(shù)的值。
[表11] 進一步，在以下的表12中表示第三實施例的各面的傾斜和偏心的大小。而且，該表12中的“ADE”、“YDE”的值的表示規(guī)則如上所述。
[表12] 從該表12可知上述條件未被滿足。但是，在該第三實施例中，采用相應(yīng)的減小縱深(奧行き)、優(yōu)先縱深的結(jié)構(gòu)。
此外，如上述表12所示，與上述實施例2同樣，使由面S15和S16構(gòu)成的1片透鏡從光軸偏心-0.304mm。該偏心量是微量的，不會產(chǎn)生使透鏡尺寸增加的不良影響，通過該偏心實現(xiàn)非對稱的色像差的微調(diào)整。
進一步，使上述[數(shù)1]表示的光程的差|L1-L2|的值為屏幕的畫面高度的0.62倍、θs為45度可滿足上述條件。
此外，由上述的表9和表11可知，在該第三實施例中，曲率“c”和圓錐系數(shù)“k”為零(0)。由傾斜入射引起的臺形變形的變形量在傾斜入射的方向極大，在垂直于傾斜入射方向的方向則很小。因此，在傾斜入射的方向和與其垂直的方向需要相當不同的功能，通過不利用以旋轉(zhuǎn)對稱在全部方向發(fā)揮作用的上述曲率“c”、圓錐系數(shù)“k”，能夠良好地修正圖片變形。
此外，上述第三實施例的有效范圍是將物面上的范圍放大并投影至像面上。在該例中，可知即使在較近的距離(Lp)，也能夠?qū)⑽锩娣糯蟛⑼队盀槌浞执蟮漠嬅?，即，投影放大率?yōu)異。
實施例4 利用表13～表16說明本發(fā)明的第四實施例。此處，從圖像顯示元件1射出的光，順次通過由具有旋轉(zhuǎn)對稱的面形狀的透射型透鏡構(gòu)成的透鏡光學(xué)系統(tǒng)的前方透鏡組2、由具有自由曲面形狀的透射型透鏡構(gòu)成的透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3，之后，在反射光學(xué)系統(tǒng)的具有自由曲面形狀的反射面4被反射，入射至屏幕5。
即，此處，透鏡光學(xué)系統(tǒng)的前方透鏡組2全部由具有旋轉(zhuǎn)對稱的形狀的折射面構(gòu)成，各折射面內(nèi)的4個為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，其它為球面。此外，這里使用的軸對稱的非球面，各面均采用局部圓柱坐標系，由上述的式[數(shù)2]表示。此外，構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3的自由曲面，采用以各面的面頂點為原點的局部正交坐標系(x，y，z)，由包含X、Y的多項式的上述式[數(shù)3]表示。
以下的表13表示第4實施例的透鏡數(shù)據(jù)，物面的面編號為S0，其他依次為S1～S24，S25為像面。在表13中，“Rd”為各面的曲率半徑，在上述圖6或圖7中，當曲率的中心位于面的左側(cè)時表示為正值，相反的情況下表示為負值。
[表13] 在該表13中，“TH”為面間距離，表示從該透鏡面的頂點至下一個透鏡面的頂點的距離，此外，相對于該透鏡面，當下一個透鏡面位于左側(cè)時，面間距離用正值表示，當下一個透鏡面位于右側(cè)時，面間距離用負值表示。
在該表13中，S5、S6、S17、S18為旋轉(zhuǎn)對稱的非球面，在表13中，在上述面的編號旁邊添加符號“*”，以易于識別。在以下的表14中，表示這4個面的非球面的系數(shù)。
[表14] 此外，在該表13中，S19～S22為構(gòu)成上述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的后方透鏡組3的具有自由曲面形狀的折射面，S23為上述反射光學(xué)系統(tǒng)的具有自由曲面形狀的反射面，在面的編號旁邊添加符號“#”，以進行表示。在以下的表15中表示用于表示這5個自由曲面的形狀的系數(shù)的值。
[表15] 進一步，在以下的表16中表示本實施例的各面的傾斜和偏心的大小。該表16中“ADE”、“YDE”的值的表示規(guī)則如上所述，本實施例中各面的傾斜的量與上述實施例1大致相同。
[表16] 即，觀察該表16可知上述條件未被滿足。但是，形成相應(yīng)的減小縱深、優(yōu)先縱深的實施例。
另一方面，在該第四實施例中，如上述表16所示，使S15面偏心-0.23mm，使S17面反方向偏心0.23mm。在使某個面偏心的情況下，在以后的面中，光軸僅移動該偏心量。因此，該S15和S17的偏心意味著，使由S15和S16構(gòu)成的1片透鏡從光軸偏心-0.23mm。而且，該偏心量是微量的，不會產(chǎn)生使透鏡尺寸增大的不良影響，通過該偏心，能夠?qū)崿F(xiàn)非對稱的色像差的微調(diào)整。
進一步，使光程的差|L1-L2|的值為屏幕的畫面高度的0.64倍、θs為45度可滿足上述[數(shù)1]條件。
此外，觀察上述的表13和表15可知，在該第四實施例中，曲率“c”和圓錐系數(shù)“k”為零(0)。由傾斜入射引起的臺形變形的變形量在傾斜入射的方向極大，在垂直于傾斜入射方向的方向則很小。因此，在傾斜入射的方向和與其垂直的方向需要相當不同的功能，通過不利用以旋轉(zhuǎn)對稱在全部方向發(fā)揮作用的上述曲率“c”、圓錐系數(shù)“k”，能夠良好地修正圖片變形。
此外，本實施例的有效范圍是將物面上的范圍放大并投影至像面上。即，可知即使在較近的距離(Lp)，也能夠?qū)⑽锩娣糯蟛⑼队盀槌浞执蟮漠嬅?，即，投影放大率?yōu)異。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像投影裝置，能夠提供一種裝置，不需要如上述現(xiàn)有技術(shù)那樣使所使用的透鏡偏心，從而不需要使用口徑大的附加光學(xué)系統(tǒng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)廣角化，并且即使改變距離屏幕的位置也能抑制變形至最小限度，而且，該裝置的制造也比較容易。而且，根據(jù)本發(fā)明，通過在屏幕上投影來自該圖像投影裝置的圖像(畫像)，能夠在該屏幕上以大畫面獲得抑制圖像全體中的變形和像差至最小限度的良好的投影畫面，從而能夠優(yōu)異地實現(xiàn)投影。
然而，在應(yīng)用以上詳述的投影光學(xué)單元的圖像投影裝置中，在改變從該投影光學(xué)單元至屏幕的投影距離的情況下，存在下述問題當使投影距離相對已設(shè)計的距離發(fā)生很大變化時，圖像變形變大，光斑尺寸也變大，析像(Definition)性能變差。
例如，如上述的圖10所示，在將屏幕5的位置由設(shè)計位置65(設(shè)計的畫面尺寸例如相當于80英寸)改變?yōu)槭雇队爱嬅孀冃〉姆较虻奈恢?6(例如，畫面尺寸相當于60英寸)的情況下，光斑形狀和變形的狀況變差。又例如，在將屏幕5的位置改變?yōu)槭巩嬅孀兇蟮姆较虻奈恢?7(例如，畫面尺寸相當于100英寸)的情況下，光斑形狀和其變形變大至畫面高度(縦幅)的2％以上，光斑形狀變大為設(shè)計位置的情況的3倍以上，析像性能變差。
另外，在上述非旋轉(zhuǎn)對稱的投影光學(xué)單元中，通過旋轉(zhuǎn)對稱的透鏡的移動不能修正該光斑形狀。因此，在本發(fā)明的圖像投影裝置的投影光學(xué)單元中，與構(gòu)成上述后方透鏡組的具有負光焦度的透鏡33、34一起，使具有自由曲面的透射型透鏡31和32，沿著其光軸方向移動，從而進行修正。
如附圖11所示，使構(gòu)成上述后方透鏡組3的透鏡，即具有自由曲面的透射型透鏡31與32，和具有負光焦度的旋轉(zhuǎn)對稱的2片透射型透鏡33、34移動。即，圖11(a)表示將屏幕放置于使上述圖10中的投影畫面變小的方向的位置66(畫面尺寸相當于60英寸)的情況，圖11(b)表示投影畫面位于設(shè)計位置65(畫面尺寸相當于80英寸)的情況，圖11(c)表示使投影畫面移動至使投影畫面變大的方向的位置67的情況。即，在該實施例中，使構(gòu)成上述后方透鏡組3的具有負光焦度的透鏡和其附近的旋轉(zhuǎn)對稱的透鏡合為一體成為透鏡組，并且使具有自由曲面的2片透射型透鏡為1個透鏡組，相對于屏幕位置的移動，通過使該透鏡組沿著其光軸方向移動而相對于屏幕位置進行調(diào)整，使屏幕在位置66至位置67之間獲得良好的性能。
而且，如上所述，作為用于使構(gòu)成上述后方透鏡組3的透鏡31～34移動的結(jié)構(gòu)，例如，如附圖12(a)所示，在裝置的機箱100的內(nèi)部，將上述前方透鏡組2(旋轉(zhuǎn)對稱的透鏡21～25)和后方透鏡組3(透鏡31～34)分別放入各個搭載臺210、220。然后，在裝置的機箱100的底部111上固定一方的搭載臺210，并且將另一方的搭載臺220例如可滑動地安裝在軌道上。此外，使例如桿狀部件221從該另一方的搭載臺220向上方延長，從形成于上述機箱100的上面的縫隙112向外部突出。而且，在該另一方的搭載臺(例如，搭載臺220)上，預(yù)先形成槽221、222、223。即，在裝置內(nèi)設(shè)置該搭載臺220，使其能夠相對于上述搭載臺210(此例中，如圖中箭頭所示，在相對透鏡組的光軸方向的直角方向)移動。
而且，如附圖12(b)所示，將透鏡33和34匯集為一體，即，使構(gòu)成上述后方透鏡組3的透鏡31～34分為透鏡31、透鏡32，和，透鏡33以及34這3組，對應(yīng)在屏幕上投影獲得的畫面尺寸(60英寸、80英寸、100英寸)，分別移動其位置。即，對應(yīng)這3組透鏡，以相對各透鏡組的期望的傾斜角度形成上述槽221、222、223。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，則通過使從上述可移動的搭載臺220突出于機箱外部的桿狀部件221移動至預(yù)先設(shè)于機箱100的表面上的“60”英寸、“80”英寸、“100”英寸等位置，上述3組的透鏡，即透鏡31、透鏡32，和，透鏡33以及透鏡34，分別通過沿槽221、222、223移動，配置于期望的位置。即，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，則通過從投影型圖像顯示裝置的外部，沿著圖中箭頭的方向移動上述桿狀部件221的前端，能夠不隨之產(chǎn)生光斑形狀的變形和析像性能的劣化而改變投影畫面的尺寸。
另外，代替上述的構(gòu)造，雖未圖示，通過利用在外周形成有上述槽的圓筒，也能夠獲取與上述相同的功能。而且，在該情況下，尤其，盡管改變光軸方向的相對位置，也不需要隨之旋轉(zhuǎn)后方透鏡組3中的具有自由曲面的2片透射型透鏡31、32。因此，例如，優(yōu)選采用能夠相互獨立地旋轉(zhuǎn)上述筒狀部件，即分離為前端側(cè)和后端側(cè)，不旋轉(zhuǎn)其前端側(cè)的結(jié)構(gòu)。進一步，例如使用包括電動機等的驅(qū)動單元，能夠采用分別移動后方透鏡組3(透鏡31～34)的結(jié)構(gòu)。即，根據(jù)上述內(nèi)容，對應(yīng)于投影圖像的屏幕的位置的改變(即，從裝置至屏幕的距離)，能夠獲取改善光斑形狀的變形和析像性能的效果。
另外，在上述實施方式中，如上述圖2所示，說明了將上述自由曲面反射鏡600與板狀部件610一起，以形成在上述圖像投影裝置的機箱100的一部分上的軸承部111為中心，可旋轉(zhuǎn)的進行安裝的裝置，但是，并不局限于此，例如，可以采用將上述板狀部件610，或代替其的未圖示的一對棒狀部件，可滑動(slide)地安裝在上述機箱100的下部，由此拉出該自由曲面反射鏡600，從而能夠設(shè)置于規(guī)定的位置的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種圖像投影裝置，其對圖像顯示元件上的圖像進行放大、投影，其特征在于，包括
大致呈箱型的機箱；
設(shè)置于所述機箱的內(nèi)部并配有光源在內(nèi)部的光源部；
設(shè)置于所述機箱的內(nèi)部并通過所述圖像顯示元件對來自所述光源部的光進行調(diào)制從而形成圖像光的光調(diào)制部；和
設(shè)置于所述機箱的內(nèi)部并對來自所述光調(diào)制部的圖像光進行放大、投影的投影光學(xué)部，其中，
所述投影光學(xué)部具有，由從所述圖像顯示元件朝著光的投影方向依次配置為相對于光軸對稱的多個透鏡元件構(gòu)成的透鏡組；和相對于該光軸為非軸對稱形狀的透鏡元件，
還包括反射鏡，該反射鏡安裝在所述機箱的一部分上并可沿所述投影光學(xué)部的光軸配置于該機箱外部的規(guī)定位置上，由此對從該投影光學(xué)部射出的圖像光進行反射，并且，該反射鏡具有相對于所述投影光學(xué)部的光軸非軸對稱的自由曲面形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像投影裝置，其特征在于
所述反射鏡被構(gòu)成為以機械的方式與所述機箱結(jié)合，并相對于所述機箱能夠移動。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像投影裝置，其特征在于
在所述機箱的內(nèi)部還具備電源部，并且該箱型機箱的平面尺寸設(shè)定在30cm×30cm以內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像投影裝置，其特征在于所述光源部的光軸與所述光調(diào)制部的光軸僅傾斜規(guī)定的角度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠在實現(xiàn)廣角化的同時進行不變形的良好的大畫面的顯示，適于小型化的圖像投影裝置(投影機)的構(gòu)造。一種圖像投影裝置(投影機)，在大致呈箱型的機箱(100)的內(nèi)部具備光源單元(200)、光調(diào)制單元(300)和放大并投影來自光調(diào)制單元的圖像光的投影光學(xué)單元(400)，其中，投影光學(xué)單元具有，由從上述圖像顯示元件朝著光的投影方向依次配置為相對于光軸對稱的多個透鏡元件構(gòu)成的透鏡組；和相對于該光軸為非軸對稱形狀的透鏡元件，在機箱的外部還裝備有具有相對于光軸非軸對稱的自由曲面形狀的反射鏡，通過移動該反射鏡能夠?qū)⑵湓O(shè)置在規(guī)定的位置上。
文檔編號G03B21/28GK101191991SQ200710194608
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者小倉直之 申請人:株式會社日立制作所