照明光學系統(tǒng)以及圖像投影裝置制造方法
【專利摘要】一種照明光學系統(tǒng)，包括透鏡單元，該透鏡單元被布置在發(fā)出的光到用于形成圖像的圖像形成元件的路徑上；保持單元，該保持單元保持透鏡單元；以及彈性體，該彈性體被附接到保持單元，并且具有一體形成的第一部分和第二部分，第一部分在光線的光軸方向上被施壓以按壓透鏡單元，并且第二部分在垂直于光軸的方向上被施壓以按壓透鏡單元。本發(fā)明還涉及一種圖像投影裝置。
【專利說明】照明光學系統(tǒng)以及圖像投影裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年10月25日在日本提交的日本專利申請第2012-235824號的優(yōu)先權并且通過引用結合其全部內容。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種照明光學系統(tǒng)以及圖像投影裝置。
【背景技術】
[0004]通常，圖像投影裝置是已知的，其根據從個人電腦(PC)或者攝像機等接收的圖像數據，使得圖像形成單元通過使用從光源發(fā)出的光來生成要被投影的圖像，并且將生成的圖像投影到例如屏幕的投影表面上，以便在投影表面上顯示圖像。這樣的圖像投影裝置需要能夠將圖像投影到大屏幕上并且盡可能使得圖像投影裝置和投影表面之間的距離縮短，并且實現短投影距離的圖像投影裝置已經被開發(fā)出來了。
[0005]在圖像投影裝置中，用于擴大或壓縮來自光源的光的透鏡單元被布置在從光源到圖像形成單元的光路上；因此，需要透鏡單元被精確地固定到外殼。舉例來說，在日本專利申請?zhí)亻_第2005-266702號公報中公開的圖像投影裝置中，透鏡單元以透鏡單元被插入到形成在外殼上的保持單元中的方式被固定，并且通過板簧部件被推壓于保持單元。此外，在日本專利申請?zhí)亻_第2004-117931號公報公開的圖像投影裝置中，設置了用于在光軸方向上推動透鏡單元的彈性部件以及在垂直方向上推動透鏡單元的另一彈性部件。
[0006]但是，在實現短投影距離的圖像投影裝置中，透鏡單元微小的偏移會造成很大的投影誤差；因此，如上所述的透鏡單元的固定需要以更高的精度來完成。
[0007]因此，需要能夠以較高的精度固定位于從光源到圖像形成元件的光路上的透鏡單元的照明光學系統(tǒng)和圖像投影裝置。

【發(fā)明內容】

[0008]根據一個實施例，提供了一種照明光學系統(tǒng)，包括透鏡單元，該透鏡單元被布置在發(fā)出的光到用于形成圖像的圖像形成元件的光路上；保持單元，該保持單元保持透鏡單元；彈性體，該彈性體被附接到保持單元，并且具有一體形成的第一部分和第二部分，第一部分在光的光軸方向被施壓以按壓透鏡單兀，并且第二部分在垂直于光軸的方向上被施壓以按壓透鏡單元。
[0009]當連同附圖一起考慮時，本發(fā)明上述的以及其他的目的、特點、優(yōu)點以及技術上的和工業(yè)上的意義通過閱讀以下的本發(fā)明的現有的優(yōu)選實施例的詳細描述會得到更好的理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是根據實施例的投影儀的立體圖；[0011]圖2是上蓋被移除的投影儀的立體圖；
[0012]圖3是根據實施例的光學裝置和光源裝置的截面圖；
[0013]圖4是圖解從光的入射側看的根據實施例的一對中繼透鏡的布置以及固定的說明圖；
[0014]圖5是圖解從光的出射側看的根據實施例的一對中繼透鏡的布置以及固定的說明圖；
[0015]圖6是圖解從垂直于光的光軸的方向看的一對中繼透鏡的布置以及固定的說明圖；以及
[0016]圖7是根據實施例的彈性部件的立體圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將通過參考附圖來說明根據本發(fā)明的作為圖像投影裝置的實例的投影儀的示意性的實施例。本發(fā)明可以被應用到其他包括揚聲器并且需要抑制振動的電子裝置中，并且能夠被應用到例如PC和電視等。圖1是投影儀I的立體圖，并且圖2是上蓋2被移除的投影儀I的立體圖。
[0018]如圖1和2所示，投影透鏡3被附接到上蓋2上。投影透鏡3能夠改變最終要被投影在投影表面上的視頻或者圖像數據的放大率。此外，光學裝置20、光源裝置30、揚聲器單元40、殼體單元50以及空氣吸入單元60被布置在構成投影儀I的外殼的主體10中。
[0019]圖3是圖解光學裝置20和光源裝置30的具體配置的截面圖。如圖3所示，光學裝置20包括照明光學系統(tǒng)20a和投影系統(tǒng)20b。光學裝置20進一步包括色輪25、光通道26、中繼透鏡27a和27b、平面鏡28以及凹面鏡29。這些部件被布置在光學裝置20的主體中。此外，圖像形成單元21被布置在光學裝置20中。圖像形成單元21包括用作形成圖像的圖像形成裝置的數字微鏡裝置(DMD )。
[0020]每個單位時間內，圓盤狀的色輪25重復地將光源裝置30發(fā)出的白光轉換成紅色、綠色和藍色的光，并且將轉換后的光朝向光通道26輸出。光通道26通過粘合片狀玻璃被形成為圓柱形狀，并且將從色輪25射出的光導入中繼透鏡27中。中繼透鏡27作為由一對透鏡構成的透鏡單元，由兩個中繼透鏡27a和27b的組合構成，并且使從光通道26輸出的光會聚，同時校正光的軸向色差。中繼透鏡27位于從光源裝置30發(fā)出的光被導向至形成圖像的圖像形成元件所經過的路徑上。平面鏡28和凹面鏡29反射從中繼透鏡27輸出的光，并且將反射的光導入到圖像形成單元21中，以便光被聚焦在圖像形成單元21上。圖像形成單元21包括具有由多個微鏡構成的矩形鏡面的數字微鏡裝置(DMD)，并且對投影光進行處理以形成預定的圖像數據，并且根據視頻或圖像數據通過以時間分隔的方式驅動微鏡來反射被處理的光。
[0021]光源裝置30包括，例如作為光源的高壓水銀燈。光源裝置30向光學裝置20的照明光學系統(tǒng)20a發(fā)出白光。在照明光學系統(tǒng)20a中，從光源裝置30發(fā)出的白光被分成紅色、綠色和藍色的光(RGB)，并且被分開的光被導入圖像形成單元21中。然后，圖像形成單元21根據調制信號形成圖像，并且投影系統(tǒng)20b放大并投影形成的圖像。
[0022]OFF光板被設置在圖像形成單元21的垂直方向上的上部，即圖3中的近側。OFF光板接收進入到圖像形成單元21中的光以外的、沒有被用作投影光L的不需要的光。當光進入圖像形成單元21中時，根據移動的圖像數據，通過DMD的操作，多個微鏡以時間分隔的方式被激活。微鏡將使用中的光反射到投影透鏡3并且將要被舍棄的光反射到OFF光板。在圖像形成單元21中，用于投影圖像的光被反射到投影機構20b，通過投影透鏡3被放大，由此被放大的圖像光被投影。
[0023]接下來，通過參考圖4至7來解釋主體10中的中繼透鏡27的安裝結構。圖4是圖解從光的入射側看的中繼透鏡27a和27b的布置以及固定的說明性圖。圖5是圖解從光的出射側看的中繼透鏡27a和27b的布置以及固定的說明性圖。圖6是圖解從垂直于光的光軸的方向看的中繼透鏡27a和27b的布置以及固定的說明性圖。圖7圖解了用于固定中繼透鏡27的彈性部件70的形狀。
[0024]如圖4至6所示，中繼透鏡27a和27b被布置成大致平行于形成中繼透鏡27a和27b的殼體的保持單元，以便與從光源裝置30發(fā)出的光的光軸共軸。保持單元由保持單元71和保持單元72構成，保持單元71具有沿著中繼透鏡27a的形狀，保持單元72具有沿著中繼透鏡27b的形狀。保持單元71實際上與中繼透鏡27a三點接觸。三個接觸點是接觸部71a至71c。從光源裝置30—側看，接觸部71a與中繼透鏡27a的右上部接觸。從光源裝置30 —側看，接觸部71b與中繼透鏡27a的下端部接觸。從光源裝置30 —側看，接觸部71c與中繼透鏡27a的左上部接觸。接觸部71a至71c關于穿過光軸的線呈線性對稱。因此，保持單元71被成型，以致保持單元71的除了接觸部71a至71c之外的其他部分被切除。因此，被切除的部分對應于不接觸的部分。此外，保持單元72同樣具有以相同方式形成的接觸部72a至72c。
[0025]中繼透鏡27a和27b各自都有一個凸曲面和一個平面；曲面位于光的出射側，并且平面位于光的入射側。因此，在本實施例中，中繼透鏡27a的光入射側表面與接觸部71a至71c接觸，并且中繼透鏡27b的光入射側表面與接觸部72a至72c接觸。彈性部件70被插入到由保持單元71和72形成的空間中。彈性部件70被配置成與保持單元71和72的形狀相匹配，并且通過插入被固定到保持單元71和72。彈性部件70是由例如板簧或者可彈性變形的樹脂部件形成。
[0026]如圖7所示，彈性部件70包括按壓部73至78。按壓部73 (第一部分)從光出射側向接觸部71a，即在光軸方向上，按壓中繼透鏡27a。按壓部74 (第一部分)從光出射側向接觸部71c，即在光軸方向上，按壓中繼透鏡27a。按壓部75 (第一部分)從光出射側向接觸部72a，即在光軸方向上，按壓中繼透鏡27b。按壓部76 (第一部分)從光出射側向接觸部72c，即在光軸方向上，按壓中繼透鏡27b。從光源裝置30看，按壓部77 (第二部分)從中繼透鏡27b的右上方斜向下向接觸部72b，即在垂直于光軸的方向上，按壓中繼透鏡27b。從光源裝置30看，按壓部78 (第二部分)垂直向下朝向接觸部71b，即在垂直于光軸的方向上，按壓中繼透鏡27a。按壓部77和78是以按壓部77和78從單個部件分支的方式被一體形成的。
[0027]在上述的配置中，當將中繼透鏡27a和27b布置在主體10中時，彈性部件70是首先被布置的。然后，中繼透鏡27a要被設置在保持單元71中；但是，彈性部件70的按壓部78、73和74被施壓到中繼透鏡27a側，因此通過中繼透鏡27a向旁邊推動按壓部73、74和78，以便不阻礙該布置，中繼透鏡27a被布置在保持單元71中。完成該布置之后，被中繼透鏡27a推動到旁邊的按壓部73、74和78試圖回到它們的原始位置，并且因此，中繼透鏡27a被按壓在接觸部71a至71c上。
[0028]然后，中繼透鏡27b要被布置在保持單元72中；但是，彈性部件70的按壓部77、75和76被施壓到中繼透鏡27b側，因此通過中繼透鏡27a向旁邊推動按壓部75、76和77，以便不阻礙該布置，中繼透鏡27b被布置在保持單元71中。完成該布置之后，被中繼透鏡27b推動到旁邊的按壓部75、76和77試圖回到它們的原始位置，并且因此，中繼透鏡27b被按壓在接觸部72a至72c上。
[0029]在上述的照明光學系統(tǒng)中，一對中繼透鏡27a和27b被按壓在保持單元71和72上，保持單元71和72由共享的彈性部件70構成外殼。因此，中繼透鏡能夠通過少量零件被精確地固定和定位。此外，由于彈性部件70由一個部件形成，因此與彈性部件分開形成的情況相比，彈性部件70被穩(wěn)固地固定到保持單元71和72，并且能夠抑制中繼透鏡27a和27b的固定的移位；因此，可以進一步增加固定的精確度。
[0030]此外，用于從中繼透鏡27a的上面按壓中繼透鏡27a的按壓部78和用于從中繼透鏡27b的上部按壓中繼透鏡27b的按壓部77被形成為一個部分，并且因此彈性部件70能夠更容易和精確地被形成。
[0031]而且，每個保持單元71和72的一部分被切除，而不是全部的保持單元71和72來保持中繼透鏡27a和27b，因此只有保持單元71和72的接觸部71a至71c和72a至72c與中繼透鏡27a和27b接觸；從而可以進一步增加固定的精確度。
[0032]保持單元71和72被配置成分別與中繼透鏡27a和27b的光入射側表面接觸。可選擇地，保持單元71和72能夠被配置成分別與中繼透鏡27a和27b的光出射側表面接觸。在這種情況下，彈性部件70的按壓方向變成相反方向，因此有必要根據保持單元的位置來改變彈性部件70的形狀。此外，中繼透鏡27a和27b的光出射側表面具有曲面形狀，并且因此，即使中繼透鏡27a和27b有輕微的偏移，相對于光入射側來說，偏移的影響在光出射側能夠得到抑制。
[0033]而且，彈性部件70的按壓部78和77被配置成斜向下按壓中繼透鏡27a和27b，從而將向下的矢量和橫向的矢量施加到中繼透鏡27a和27b上；但是，按壓部78和77只需被配置成至少將向下的矢量施加到中繼透鏡27a和27b上。此外，按壓部77和78不必要被形成為單個的部件。
[0034]而且，這里描述了使用DMD作為圖像形成元件的配置；但是，其他圖像形成元件，例如液晶元件也能夠被使用。此外，不總是需要安裝中繼透鏡27a和27b兩者；可選擇地，中繼透鏡27能夠由一個中繼透鏡構成。
[0035]根據本發(fā)明，可以以較高的精確度固定位于從光源到圖像形成元件的光路上的透鏡單兀。
[0036]盡管已經對于特定的實施例的完整和清楚的披露來描述了本發(fā)明，附加的權利要求并不對此有限制而是要被解釋為包括在此處所闡述的基本教導的范圍內本領域技術人員所能想到的所有的變形和可替換的結構。
【權利要求】
1.一種照明光學系統(tǒng)，其特征在于，包括: 透鏡單元，所述透鏡單元被布置在光被射至用于形成圖像的圖像形成元件的路徑上； 保持單元，所述保持單元保持所述透鏡單元；以及 彈性體，所述彈性體被附接到所述保持單元，并且具有一體形成的第一部分和第二部分，對所述第一部分在所述光的光軸方向上施壓以按壓所述透鏡單元，并且對所述第二部分在垂直于所述光軸的方向上施壓以按壓所述透鏡單元。
2.如權利要求1所述的照明光學系統(tǒng)，其特征在于， 所述透鏡單元包括一對透鏡，并且 在所述彈性體的按壓所述一對透鏡的部分之外，對應于所述一對透鏡并且在垂直于所述光軸方向的方向上被施壓的部分被形成在相同部件上。
3.如權利要求1所述的照明光學系統(tǒng)，其特征在于， 所述彈性體在所述光的所述光軸方向上從所述透鏡單元的光出射側向所述保持單元，按壓所述透鏡單元。
4.如權利要求1所述的照明光學系統(tǒng)，其特征在于， 在朝向所述保持單元的斜向下的方向上對所述彈性體施壓，以便在垂直于所述光軸方向的方向上按壓所述透鏡單元。
5.如權利要求1所述的照明光學系統(tǒng)，其特征在于， 所述保持單元包括不與所述透鏡單元接觸的切除非接觸部以及與所述透鏡單元點接觸的接觸部。
6.一種圖像投影裝置，其特征在于，包括 如權利要求1-5中任一項所述的照明光學系統(tǒng)； 光源，所述光源射出光； 圖像形成單元，所述圖像形成單元接收從所述光源射出的、穿過所述照明光學系統(tǒng)的所述光，并且生成要被投影的圖像，以及 投影透鏡，所述投影透鏡投射生成的圖像。
【文檔編號】G02B21/14GK103777449SQ201310501160
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權日:2012年10月25日
【發(fā)明者】藤岡哲彌, 山田正道, 御沓泰成, 金井秀雄, 土屋聰, 石川直行, 池田素久 申請人:株式會社理光