CN101271255A - 投射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种投射装置，是投射透镜的光轴，和与投影到显示屏上的图像相对应、形成矩形的投射图像的光调制元件的图像面中心不一致的投射光学***，以所述投射透镜的光轴和所述光调制元件的图像面的中央法线交叉的方式倾斜配置所述光调制元件。从而能够使透镜设计变得容易，并且能投影变形少的漂亮的图像的投射装置。

Description

投射装置
技术领域
本发明涉及把由光调制元件形成的图像等投射图像投影到显示屏或墙壁等上的投射装置。
背景技术
现在，作为把个人电脑的图像或视频影像的图像投影到显示屏上的投射装置，常常使用视频投影仪。
作为投射装置的视频投影仪具有高亮度的光源、把来自光源的白色光依次变换为红色光、绿色光、蓝色光的色轮(カラ一ホイ一ル)、以及将透过色轮的红色光、绿色光、蓝色光照射到DMD等光调制元件上的光源一侧光学***，通过投射光学***的投射透镜，把由光调制元件形成的图像光投射到显示屏等上。
这样的投射装置的投射光学***或组入相机等中的摄像光学***等透镜光学***的光轴为了减少透镜引起的像面弯曲或其他像差，一般与光调制元件或光电变换光敏元件等的图像面垂直，通常，与光调制元件或光敏元件的图像面中央法线一致，例如在光敏元件中，特别是如专利文献1所示，提出能调整光敏元件的安装角度，以透镜光学***的光轴相对于受光面的中央变为垂直的方式调整光敏元件而固定的封装。
本发明提供使透镜设计变得容易，并且能把变形小的、漂亮的图像投影的投射装置。
发明内容
本发明的理想的形态之一是一种投射装置，是投射透镜的光轴，和与投影到显示屏上的图像相对应、形成矩形的投射图像的光调制元件的图像面中心不一致的投射光学***，以所述投射透镜的光轴和所述光调制元件的图像面的中央法线交叉的方式倾斜配置所述光调制元件。
附图说明
图1是表示本发明的投射装置的一个例子的图。
图2是表示本发明的投射装置的内部构造的图。
图3是表示本发明的投射装置的光学***的图。
图4是模式地表示本发明的投射装置的要部的图。
图5是模式地表示本发明的投射装置的要部的其他例子的图。
具体实施方式
本发明的投射装置，在投射透镜的光轴和形成与投射到显示屏上的图像相对应的投射图像的光调制元件的图像面中心不一致的投射光学***中，使形成与投射到显示屏上的图像相对应的投射图像的光调制元件的图像面为矩形，成为矩形的图像面的中央与投射透镜的光轴的距离为图像面的短边的1/4以上的距离，成为光调制元件的图像面的长边的两端的2个角在相对于投射透镜的光轴垂直的平面上，配置在离光轴等距离的位置，由此，以投射透镜的光轴和光调制元件的图像面的中央法线交叉的方式倾斜配置光调制元件。
而且，以该光调制元件的图像面的投射透镜的光轴位置和离该光轴最远的图像面的位置即成为长边的两端的2个角这3点位于投射透镜的佩兹伐(ペツツバ一ル：佩兹伐)面的方式，确定倾斜角。
另外，有时也使光调制元件相对于投射透镜的光轴的角度为可变，并设置角度调整部，所述角度调整部通过投射透镜的变焦调整或聚焦调整，变化佩兹伐(ペツツバ一ル)曲线时，与该佩兹伐曲线的曲面变化相配合地(合わせて)，变更光调制元件的角度。
作为本发明的投射装置的投影仪是内置作为投影仪控制部80的CPU801、ROM802、RAM803，如图1所示，在长方体的壳体的前面具有投影口13，所述投影口13备有透镜盖11，在壳体的上面具有电源键21或自动图像质量调整键23、手动图像质量调整键25、电源灯指示器31、光源灯指示器33、过热指示器35等键和指示器灯，在不图示的背面具有电源连接器或与个人电脑连接的USB端子、用于输入图像信号的视频端子或小型D-子端子等各种信号输入端子的投影仪10。
而且，在上面的开关盖27的内部具有进行图像质量或图像的微调和投影仪10的各种动作设定的子键，在壳体的侧面具有冷却扇的吸排气口29。
此外，在该投影仪10的内部，如图2所示，具有内置超高压水银灯等的光源装置41、色轮43、作为光源一侧光学***的导光棒45、多个照明透镜46和一个反射镜47。
另外，在该投影仪10中，内置电路板37，该电路板37备有：根据图像信号对光源装置41的点灯或光调制元件51进行控制的投影仪控制部80、以及对光源装置41、冷却扇39供给电力的电源电路。
而且，色轮43是把扇形的红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器配置为圆周状的圆板，通过轮电机44使其旋转，使来自光源装置41的光透过配置为圆周状的各滤色器，从光源装置41射出的白色光依次变为红色光、绿色光、蓝色光的三原色光。
此外，导光棒45把透过色轮43的光的强度分布均一化，并入射到光源一侧光学***的照明透镜46，该照明透镜46把透过导光棒45的光聚光到光调制元件51。
然后，反射镜47在光调制元件51的镜单元向一个方向倾斜时，以来自光调制元件51的反射光向着光调制元件51的正面方向的方式，从斜方向把透过透镜46的光照射到光调制元件51。
另外，该反射镜47，是以从向光调制元件51的正面方向反射的ON(オン)状态光线、反射镜单元向其他方向倾斜时从光调制元件51反射的OFF(オフ)状态光线这两光束轴的角度差极力变大的方向，对光调制元件51照射该反射镜47的反射光的器件。
而且，该光调制元件51，是以纵横十几毫米的矩形的DMD(微型反射镜器件)，50万～一百几十万个反射镜单元配置为格子状而形成矩形的图像面52，各反射镜单元以从平面位置向一方和另一方倾斜十度～十几度的角度的方式而设置。
另外，在光调制元件51的前面设置保护光调制元件51的封罩玻璃53或把由照明一侧光学***的反射镜47反射的光作为平行光束而对光调制元件51入射的聚光透镜55。
此外，由光调制元件51向正面方向反射的ON状态光线形成与投射到显示屏上的图像对应的、作为投射图像的光像，如图3所示，透过聚光透镜55，向配置在光调制元件51和聚光透镜55的前方的作为投射光学***的投射透镜60入射。
该投射透镜60为基于固定透镜组61和第一可动透镜组63和第二可动透镜组65的可变焦点型透镜，向显示屏的投影图像的缩放倍率的调整和调焦变为可能。
另外，投射透镜60的光轴69与聚光透镜55的光轴69一致，将光调制元件51的图像面52的上端作为投射透镜60的光轴69的位置，而把光调制元件51从光轴69向下方错开而配置，从而成为使由光调制元件51反射的ON状态光线向投射透镜60的光轴69方向以及比光轴69更靠上方射出的偏移光学***。
而且，如图4所示，以使形成与投射到显示屏上的图像对应的投射图像的光调制元件51的图像面52的上端和下端与基于投射透镜60和聚光透镜55的透镜组的佩兹伐面67一致的方式，使光调制元件51倾斜。
即，在使光调制元件51倾斜时，使作为光调制元件51的长边的图像面52的上端缘的中央与投射透镜60的光轴69的位置一致，使最远离光轴69的下端缘的两端位于与光轴69垂直的平面上，从而使光调制元件51的图像面中央法线和光轴69交叉，并与投射透镜60的透镜组的像面弯曲相配合(合わせて)地，使光调制元件51倾斜。
通过这样，以使形成与投射到显示屏上的图像相对应的投射图像的光调制元件51的图像面52的上端中央与光轴69的位置一致，使图像面52的下端缘的两端位于垂直于光轴69的平面上，且使下端缘的两端离光轴69等距离的方式，使光调制元件51倾斜，从而由光调制元件51的图像面52的图像面反射的光，通过投射透镜60，向包括光轴69的方向且比光轴69更靠上方，射出很多的光。
这样，通过使光调制元件51倾斜，使图像面52的中央法线与光轴69交叉，能使光调制元件51的图像面52接近由投射透镜60的像面弯曲引起的弯曲面。在该投影仪10中，使光调制元件51的图像面52上的投射透镜60的光轴位置、和该光轴69的位置的相对于图像面52中央的对称位置这2点，或者图像面52的光轴69的位置和图像面52的离光轴69最远的2个角落部这3点，以与通过聚光透镜55而在聚光透镜55的后方形成的投射透镜60的佩兹伐面67相配合地倾斜。
这样，由于使光调制元件51的图像面52的上端中央与光轴69位置一致，使该上端中央和下端中央这2点、或上端中央和下端两端部这3点与投射透镜60的佩兹伐面67相一致，所以能减小光调制元件51的图像面52和投射透镜60的图像面即佩兹伐面67的最大误差，能实质地减小弯曲像差的量。
因此，在设计制作投射透镜60时，即使不严密地求出对像面弯曲接近于平面的透镜进行组合的条件而组合满足该条件的透镜，也能够通过光调制元件51的倾斜，减少投射透镜60的像面弯曲和形成与投射到显示屏上的图像相对应的投射图像的图像面52的错位量，减少弯曲像差，能形成漂亮的投影图像。
此外，投射透镜60为变焦透镜时，通过倍率变更投射透镜60的佩兹伐面67有时变化，有时以光调制元件51的倾斜与投射透镜60的广角端状态的佩兹伐面67相配合的方式而固定。
这样，如果与投射透镜60的广角端状态的佩兹伐面67相配合地固定光调制元件51，则在望远端状态时，即使由投射透镜60的佩兹伐面67和光调制元件51的图像面52的弯曲像差引起的误差增大，那么在望远端，焦点深度也比广角端状态更深，所以投影图像的紊乱减小，能维持漂亮的投影图像。
此外，作为其他实施例，使光调制元件51能够以与光调制元件51的图像面52的长边并行、与光轴69垂直的直线为旋转轴，而摇动，如图5所示，在光调制元件51的下端附近设置致动器之类的角度调整部70，所述角度调整部70具有一边通过压电致动器(ピエゾアクチユエ一タ一)或微型电机旋转，一边进退的丝杠部。
这样，设置角度调整部70并通过投射透镜60的变焦调整或聚焦调整使可动透镜组移动时，以与该可动透镜组的移动控制相配合(合わせて)且与佩兹伐面67的变化相配合的方式控制光调制元件51的角度，使光调制元件51的下端缘等与佩兹伐面67的一致不产生错位。
因此，即使通过变焦调整使投影的光像的倍率变化时，也能够投影与倍率对应的漂亮的图像，在进行聚焦调整时，能决定更正确的聚焦，能投影漂亮的图像。
此外，图3～图5所示的光调制元件51，成为使光调制元件51的图像面52的上端位置附近与投射透镜60的光轴69位置一致并使图像面52的中央从光轴69偏离的偏移光学***，有时光调制元件51的图像面52的中央和光轴69的距离成为图像面52的上下方向的短边的大约1/4，而把基于光调制元件51的光像，在包含投射透镜60的光轴69方向、比光轴69更靠上方，大量投射。有时图像面52的中央和光轴69的距离为短边的大约1/4～1/2。
另外，在使图像面52中的光轴69的位置位于投射透镜60的佩兹伐面67的情况下，使图像面52中的光轴69的位置位于比图像面52的上边更接近图像面52的中央时，有时使位于从图像面52的中央向图像面52的下方两角的直线上、离开图像面52的中央的距离是与光轴69和图像面52的中央之间的距离相等的距离的下方的2点，与佩兹伐面67一致。
这样，使投射透镜的光轴69的位置比光调制元件51的图像面52的上端更接近图像面52的中央时，即使上方的光像高度比投射到显示屏上的光像的光轴69更靠低，光调制元件51的图像面52和投射透镜60的佩兹伐面67的误差的最大值或平均值减小，弯曲像差引起的光像的紊乱减小，能投影漂亮的图像。
另外，所述实施例也使用微型反射镜显示元件作为光调制元件51，有时也使用液晶显示元件作为光调制元件51，但并不局限于微型反射镜或液晶等光调制元件51，有时也是具有描绘形成适宜的光像的图像的相片或胶片等的图像面和对该图像面照射光的光源装置的幻灯放映机(スライドプロジエクタ)等投射装置。
实际上，具有图1和图2所示的光源装置41的投影仪10，通过由投影仪控制部控制的光调制元件51，形成与投射到显示屏的图像相对应的投射图像，从而能漂亮地把计算机的画面图像或视频图像等各种图像投射到显示屏上。
另外，本发明并不局限于以上的实施例，在不脱离发明的要旨的范围中，能自由变更、改良。

Claims (20)

1.一种投射装置，其特征在于，
是投射透镜的光轴和形成与投射到显示屏上的图像相对应且为矩形的投射图像的光调制元件的图像面中心不一致的投射光学***，以所述投射透镜的光轴和所述光调制元件的图像面的中央法线交叉的方式倾斜配置所述光调制元件。
2.根据权利要求1所述的投射装置，其特征在于，
成为做成矩形的所述图像面的长边的两端的2个角，位于相对于所述投射透镜的光轴而垂直的平面上，并且被配置在离所述光轴等距离的位置。
3.根据权利要求1所述的投射装置，其特征在于，
矩形的所述图像面的中央与所述投射透镜的光轴的距离，是所述图像面的短边的1/4以上的距离。
4.根据权利要求2所述的投射装置，其特征在于，
矩形的所述图像面的中央与所述投射透镜的光轴的距离，是所述图像面的短边的1/4以上的距离。
5.根据权利要求1所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和该光轴位置的、相对于所述图像面中央对称的图像面位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面。
6.根据权利要求2所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和该光轴位置的、相对于所述图像面中央对称的图像面位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面。
7.根据权利要求3所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和该光轴位置的、相对于所述图像面中央对称的图像面位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面。
8.根据权利要求4所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和该光轴位置的、相对于所述图像面中央对称的图像面位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面。
9.根据权利要求1所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和成为远离所述投射透镜的光轴的、所述图像面的长边的两端的2个角的位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面上。
10.根据权利要求2所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和成为远离所述投射透镜的光轴的、所述图像面的长边的两端的2个角的位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面上。
11.根据权利要求3所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和成为远离所述投射透镜的光轴的、所述图像面的长边的两端的2个角的位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面上。
12.根据权利要求4所述的投射装置，其特征在于，
所述图像面的投射透镜的光轴位置，和成为远离所述投射透镜的光轴的、所述图像面的长边的两端的2个角的位置，位于所述投射透镜的佩兹伐面上。
13.根据权利要求1所述的投射装置，其特征在于，
所述光调制元件相对于光轴的角度是可变的，所述投射装置具有随所述投射透镜的变焦调整而变更所述光调制元件的角度的角度调整部。
14.根据权利要求2所述的投射装置，其特征在于，
所述光调制元件相对于光轴的角度是可变的，所述投射装置具有随所述投射透镜的变焦调整而变更所述光调制元件的角度的角度调整部。
15.根据权利要求3所述的投射装置，其特征在于，
所述光调制元件相对于光轴的角度是可变的，所述投射装置具有随所述投射透镜的变焦调整而变更所述光调制元件的角度的角度调整部。
16.根据权利要求1所述的投射装置，其特征在于，
所述光调制元件相对于所述投射透镜的光轴的角度是可变的，所述投射装置具有随所述投射透镜的聚焦调整而变更所述光调制元件的角度的角度调整部。
17.根据权利要求2所述的投射装置，其特征在于，
所述光调制元件相对于所述投射透镜的光轴的角度是可变的，所述投射装置具有随所述投射透镜的聚焦调整而变更所述光调制元件的角度的角度调整部。
18.根据权利要求3所述的投射装置，其特征在于，
所述光调制元件相对于所述投射透镜的光轴的角度是可变的，所述投射装置具有随所述投射透镜的聚焦调整而变更所述光调制元件的角度的角度调整部。
19.根据权利要求1所述的投射装置，其特征在于，
具有光源装置、色轮及光源侧光学***、投影仪控制部、所述光调制元件及所述投射透镜。
20.根据权利要求2所述的投射装置，其特征在于：
具有光源装置、色轮及光源侧光学***、投影仪控制部、所述光调制元件及所述投射透镜。
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