CN102037403B - 投射型影像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够缩短投射距离且不受设置方向影响地进行稳定设置的投射型影像显示装置。投影仪(1)具备：将根据影像信号调制的影像光射出的光学引擎(200)；将影像光向远离被投射面的第一方向反射的反射镜(400)；将由反射镜(400)反射出的影像光向远离光学引擎(200)且朝向被投射面的第二方向反射、从而放大投射到被投射面上的曲面反射镜(600)；配置在光学引擎(200)与曲面反射镜(600)之间的折射光学***(300、500)。光学引擎(200)配置为，光学部件的设置面相对于与所述第一方向和所述第二方向这两个方向平行的面垂直。

Description

投射型影像显示装置
技术领域
本发明涉及将显示元件上的图像放大投射到投射面上的投射型影像显示装置，尤其涉及将投射光从倾斜方向投射到被投射面上的类型的投射型影像显示装置。
背景技术
将液晶面板等显示元件上的图像放大投射到被投射面(屏幕等)上的投射型显示装置(以下，称为“投影仪”)被商品化而广泛普及。在这种投影仪中，为了缩短屏幕与投影仪主体的距离，提出了如下采用了倾斜投射的结构的投影仪，在这种投影仪中，将投射光学***广角化且使投射光的行进方向相对于投射光学***的光轴倾斜。
倾斜投射的投影仪例如能够通过使用投射透镜单元(折射光学***)和反射镜(反射光学***)作为投射光学***而实现。在该结构中，显示元件上的图像在投射透镜单元与反射镜之间形成为中间像，该中间像被反射镜放大投射(例如专利文献1)。根据该结构，利用比较小的曲面反射镜实现广角化，因此能够抑制成本的上升和投影仪主体的大型化。
将上述结构的投射光学***具体适用于投影仪时，得到例如图18所示的结构。需要说明的是，图18(a)表示投影仪被设置成将影像投射到桌上或地板面的状态。另外，图18(b)表示投影仪被设置成将影像投射到壁面或屏幕上的状态。
在箱体10收容有光学引擎11，在该光学引擎11中，生成根据影像信号调制的影像光。生成的影像光入射到折射光学***12。经过了折射光学***12的影像光被反射镜15反射且会聚。
反射镜15具有非球面形状或者自由曲面形状的凹面状反射面，且被配置成相对于折射光学***12的光轴L向偏向投射口14的相反侧。由反射镜15反射后的影像光通过投射口14扩成广角而被投射到被投射面上。
在该结构中，通过改变投影仪与被投射面之间的距离，放大或缩小投射图像的尺寸(以下，称为“投射尺寸”)。若放大投射尺寸，将投影仪远离被投射面即可。
专利文献1：日本特开2006-235516号公报。
发明内容
其中，在上述结构的投影仪中，优选基于例如以下的理由，极力缩短从投射光学***的最后的光学部件(图18(a)、(b)中的反射镜15)至被投射面的距离(以下，称为“投射距离”)。
即，投射距离越短，从投射口投射出的光越难以被障碍物遮挡，越易于抑制相对于投射图像的影的产生。另外，投影仪最靠近被投射面时的投射距离(最小投射距离)越短，越能够降低投射尺寸的下限，因此能够扩大将投影仪接近或离开被投射面时的投射尺寸的调整范围。
然而，在图18(a)、(b)的结构中，光学引擎11、折射光学***12及反射镜15在与光学引擎11中各光学部件的设置面平行的方向上配置成一列，因此这三者的排列方向上的投影仪主体的尺寸D变长。因此，即使将图18所示的投影仪最靠近被投射面时，投射距离H也会变长。
此外，在上述的结构中，投影仪主体的外形为在上述排列方向上细长的形状，因此如图18(a)所示那样，将投影仪设置成向地板面投射时，投影仪的姿态变得不稳定，容易翻倒。
本发明为了解决上述课题而提出，目的在于提供一种能够缩短投射距离且能够不受设置方向影响地进行稳定设置的投射型影像显示装置。
本发明的第一方式所涉及的投射型影像显示装置具备：光学引擎，其将根据影像信号调制的影像光向与被投射面平行的方向或者相对于所述被投射面倾斜规定角度的方向射出；第一反射光学***，其将所述影像光向远离所述被投射面的第一方向反射；第二反射光学***，其将由所述第一反射光学***反射的所述影像光向远离所述光学引擎且朝向所述被投射面的第二方向反射，放大投射到所述被投射面上；折射光学***，其配置在所述光学引擎与所述第二反射光学***之间，所述光学引擎配置为光学部件的设置面相对于与所述第一方向和所述第二方向这两个方向平行的面垂直。
根据本发明的第一方式所涉及的投射型影像显示装置，从光学引擎射出的影像光被第一反射光学***折弯而入射到第二反射光学***，因此能够将投射型影像显示装置最靠近被投射面时的投射距离(投射距离的最小值)抑制在从第一反射光学***到第二反射光学***为止的尺寸程度内。此时，光学引擎被配置成光学部件的设置面相对于与第一方向和第二方向这两个方向平行的面垂直，因此该设置面的宽度方向的尺寸不影响投射距离。从而，根据该方式，能够有效地抑制将投射型影像显示装置最靠近被投射面时的投射距离(投射距离的最小值)。
此外，根据该方式，能够将投影仪主体的形状制成接近立方体的形状。因此，能够不受设置方向影响，以稳定的姿态设置投射型影像显示装置。
以第一方式所涉及的投射型影像显示装置为基础，所述光学引擎可以配置为所述光学部件的设置面与所述被投射面平行。
另外，以第一方式所涉及的投射型影像显示装置为基础，所述折射光学***可以分割成配置在所述光学引擎与所述第一反射光学***之间的第一折射光学***、配置在所述第一反射光学***与所述第二反射光学***之间的第二折射光学***。
这样，能够将第一折射光学***接近光学引擎而配置，能够抑制折射光学***的后焦距变长。
进而，以第一方式所涉及的投射型影像显示装置为基础，所述第二反射光学***可以的反射面呈凹面形状，且在用于将所述影像光导向外部的投射口附近使所述影像光会聚成最小。
这样，由于影像光在投射口附近会聚成最小，因此能够缩小投射口。
本发明的第二方式所涉及的投射型影像显示装置具备：光学引擎，其将根据影像信号调制的影像光向与被投射面平行的方向或者相对于所述被投射面倾斜规定角度的方向射出；第一反射光学***，其将所述影像光向远离所述被投射面的第一方向反射；第二反射光学***，其将由所述第一反射光学***反射的所述影像光向远离所述光学引擎且朝向所述被投射面的第二方向反射，放大投射到所述被投射面上；折射光学***，其配置在所述光学引擎与所述第二反射光学***之间。这里，构成所述光学引擎的各光学部件在与所述被投射面平行的方向上分散配置。
本发明的第三方式所涉及的投射型影像显示装置具备：光学引擎，其将根据影像信号由微小反射镜元件调制的影像光向与被投射面平行的方向射出；第一反射光学***，其将所述影像光向远离所述被投射面的第一方向反射；第二反射光学***，其将由所述第一反射光学***反射的所述影像光向远离所述光学引擎且朝向所述被投射面的第二方向反射，放大投射到所述被投射面上；折射光学***，其配置在所述光学引擎与所述第二反射光学***之间。这里，所述微小反射镜元件的长边与所述被投射面平行配置。
根据第二及第三方式所涉及的投射型影像显示装置，与第一方式同样能够有效地抑制将投射型影像显示装置最靠近被投射面时的投射距离，且不受设置方向影响，以稳定的姿势设置投射型影像显示装置。
本发明的效果乃至意义通过以下所示的实施方式的说明得以进一步明确。其中，以下的实施方式终究只是实施本发明时的一个例示，本发明并不限制于以下的实施方式所记载的内容。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的投影仪的结构的图。
图2是表示实施方式所涉及的投影仪的使用方式的图。
图3是用于说明最小投射距离H根据实施方式所涉及的光学引擎的设置面的配置方向变短的情况的图。
图4是表示变形例1所涉及的投影仪的结构的图。
图5是表示变形例2所涉及的投影仪的结构的图。
图6是表示变形例3所涉及的投影仪的结构的图。
图7是表示变形例4所涉及的投影仪的结构的图。
图8是表示将折射光学***与反射镜一体化而成的结构的图。
图9是表示将折射光学***、反射镜与曲面反射镜一体化而成的结构的图。
图10是表示其他变形例所涉及的投影仪的结构的图。
图11是表示其他变形例所涉及的移动模块的结构及显示元件单元和光学元件单元向移动模块安装的结构的图。
图12是表示其他变形例所涉及的移动机构(固定部件、位移机构部、线性引导件)的结构的图。
图13是表示其他变形例所涉及的固定部件的结构的图。
图14是用于说明其他变形例所涉及的移动机构的移动动作的图。
图15是用于说明光学引擎的变形例(结构例1、结构例2)的图。
图16是用于说明光学引擎的变形例(结构例3、结构例4)的图。
图17是用于说明光学引擎的变形例(结构例5)的图。
图18是表示现有的投影仪的结构的图。
其中，附图图面主要用于说明，并不限定该发明的范围。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本实施方式所涉及的投影仪1的内部结构的图。图1(a)是从侧方观察投影仪1而得到的内部透视图。图1(b)是从上方观察投影仪1而得到的内部透视图，主要表示光学引擎200内的各光学部件的配置结构。
参照图1，投影仪1具备机壳100。在机壳100的前表面100a形成有影像光的投射口101。另外，从机壳100的背面100b跨上表面100c形成有凸弯曲面100d，在该凸弯曲面100d上设有把手102。把手102具备能够沿X-Z面内方向旋转的手柄部102a。如后所述，把手102在投影仪1设置成“壁投射”的状态时兼用作支承机壳100的支架。
在机壳100内配置有光学引擎200、后部折射光学***300、反射镜400(相当于本发明的第一反射光学***)、前部折射光学***500、曲面反射镜600(相当于本发明的第二反射光学***)。
光学引擎200配置在机壳100的底部，生成根据影像信号调制的影像光。在光学引擎200的箱体内，各光学部件(液晶面板、分色棱镜等)以规定的配置结构设置，各光学部件的设置面与机壳100的底面100e大致平行。
如图1(b)所示，光学引擎200具备光源201、导光光学***202、三个透射型的液晶面板203、204、205、分色棱镜206。
从光源201射出的白色光被导光光学***202分离成红色波长带的光(以下称为“R光”)、绿色波长带的光(以下称为“G光”)、蓝色波长带的光(以下称为“B光”)，照射到液晶面板203、204、205上。通过这些液晶面板203、204、205调制后的R光、G光、B光由分色棱镜206颜色合成，作为影像光射出。在液晶面板203、204、205的入射侧、出射侧设置有未图示的偏振板。
需要说明的是，作为配置在光学引擎200内的光调制元件，除上述透射型的液晶面板203、204、205外，还可以使用反射型的液晶面板或MEMS设备。另外，在使用液晶面板的情况下，并不限于上述的三板式，也可以是例如使用了色轮的单板式的光学***。
在光学引擎200中的影像光的出射口安装有后部折射光学***300。由光学引擎200生成的影像光入射到后部折射光学***300。后部折射光学***300具备多个透镜，这些透镜的光轴L1与机壳100的底面100e(X轴)平行。如图1(a)所示，液晶面板203、204、205及分色棱镜206从后部折射光学***300的光轴L1偏向Z轴方向(曲面反射镜600侧)配置。
在后部折射光学***300的前方配置有反射镜400。反射镜400以与X-Z平面正交且相对于机壳100的底面100e(X-Y平面)倾斜45度的状态配置。
在反射镜400的上方配置有前部折射光学***500。前部折射光学***500具备多个透镜，这些透镜的光轴L2与Z轴平行，且与分色棱镜206的影像光出射面平行。另外，前部折射光学***500的光轴L2相对于后部折射光学***300的光轴L1及机壳100的底面100e垂直，且在反射镜400上与后部折射光学***300的光轴L1相交。即，前部折射光学***500与后部折射光学***300一起构成一个折射光学***，通过***这两个折射光学***300、500之间的反射镜400，透镜组的光轴从与分色棱镜206的出射面正交的方向变换到与分色棱镜206的出射面平行的方向。
入射到后部折射光学***300的影像光经由后部折射光学***300、反射镜400及前部折射光学***500，向配置在前部折射光学***500的上方的曲面反射镜600入射。
曲面反射镜600的反射面形成为凹面形状。如图1(a)所示，曲面反射镜600在比前部折射光学***500的光轴L2靠光学引擎200侧具有有效反射区域。曲面反射镜600可以形成为非球面形状或自由曲面形状、球面形状。
入射到曲面反射镜600的影像光被曲面反射镜600反射，通过投射口101放大投射到被投射面上。此时，影像光在投射口101付近会聚成最小后放大。
图2是表示投影仪1的使用方式的图。图2(a)表示将影像投射到桌上或地板面的使用方式，图2(b)表示将影像投射到壁面或屏幕上的使用方式。
在本实施方式的投影仪1中，如图2(a)所示，机壳100的底面100e侧设置在桌上或地板面，由此能够将桌上或地板面作为被投射面，并在此放映出影像。以下，将该使用方式称为“地板投射”。
另外，在本实施方式的投影仪1中，如图2(b)所示，机壳100的背面100b侧设置在桌上或地板面，由此能够将壁面或屏幕作为被投射面，并在此放映出影像。以下，将该使用方式称为“壁投射”。在该使用方式中，如图2(b)所示，也可以采取将投影仪1的底面100e侧紧贴于壁面的方式。壁投射时，投影仪1的后方侧由把手102的手柄部102a支承，由此，防止投影仪1向后方翻倒。
需要说明的是，如图2所示，曲面反射镜600与被投射面处于如下位置关系：通过分色棱镜206的出射面的中心，且相对于与分色棱镜206的出射面垂直的轴L0相互位于相反方向。另外，分色棱镜206的出射面与被投射面垂直。
在本实施方式中，光学引擎200、折射光学***300、500及曲面反射镜600没有形成为像图18所示的投影仪那样在与光学引擎中的各光学部件的设置面平行的方向上配置成一列的结构。即，在本实施方式中，光学引擎200、折射光学***300、500及曲面反射镜600形成为在机壳100内配置成大致L字状的结构。
由此，在本实施方式中，如图2所示，能够缩短投影仪主体在反射镜400与曲面反射镜600排列的光轴L2的方向上的尺寸D，因此能够缩短将投影仪1最靠近被投射面时的投射距离H(最小投射距离H)。从而，例如从投射口101投射出的影像光不易被障碍物遮挡，且易于控制相对于投射图像的不需要的照入。另外，能够降低投射尺寸的下限，因此能够扩大使投影仪1接近或离开被投射面时的投射尺寸的调整范围。
另外，在本实施方式中，如图3(a)所示，以如下方式配置光学引擎200，即，光学部件的设置面相对于与基于反射镜400的影像光的反射方向和基于曲面反射镜600的影像光的反射方向这两个方向平行的面、即图中的X-Z平面垂直。因此，设置面的宽度方向的尺寸不会影响投影仪1的最小投射距离H1，能够容易地减小最小投射距离H1。即，如图3(b)所示，光学引擎200配置成光学部件的设置面与图中的X-Z平面平行的情况下，由于最小投射距离受设置面的宽度W的影响，至少光学引擎200的比前部折射光学***300的光轴L1靠下侧的尺寸与本实施方式相比变长。由此，该结构的最小投射距离H2比本实施方式的最小投射距离H1长ΔH。相对于此，在本实施方式中，如图3(a)所示，光学部件的设置面相对于图中的X-Y平面平行，因此设置面的宽度方向的尺寸不会影响投影仪1的最小投射距离H1，能够减小最小投射距离H1。
此外，在本实施方式中，能够将投影仪主体的形状制成接近立方体的形状，因此在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪1。
进而，在本实施方式中，构成为在后部折射光学***300与前部折射光学***500之间配置反射镜400的结构，因此能够抑制折射光学***的后焦距变长。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明的实施方式可以如下变更。
<变形例1>
图4是表示变形例1所涉及的投影仪1的结构的图。图4(a)表示将投影仪1设置成“地板投射”的状态，图4(b)表示将投影仪1设置成“壁投射”的状态。
在上述实施方式中，光学引擎200及后部折射光学***300与机壳100的底面100e平行地配置，但如图4所示，也可以将上述光学引擎200及后部折射光学***300从底面100e稍倾斜地配置。这种情况下，根据后部折射光学***300的倾斜量而减小反射镜400从底面100e的倾斜量。
另外，在这样构成结构时，后部折射光学***300的光轴L1与前部折射光学***500的光轴L2变得不垂直，分色棱镜206的出射面与被投射面也变得不垂直。
需要说明的是，若从底面100e的倾斜角过大，则前部折射光学***500的一部分可能会与后部折射光学***300或者光学引擎200干涉，因此将倾斜角限制在不会产生这样的干涉的范围内。
这样，在投影仪1的设计上需要时，也可以倾斜光学引擎200及后部折射光学***300。其中，如上所述，需要保证前部折射光学***500的一部分与后部折射光学***300或者光学引擎200不发生干涉。
需要说明的是，在变形例1的结构中，也与上述实施方式同样能够缩短最小投射距离H，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪1。
<变形例2>
图5是表示变形例2所涉及的投影仪1的结构的图。图5(a)表示将投影仪1设置成“地板投射”的状态，图5(b)表示将投影仪1设置成“壁投射”的状态。
在上述实施方式中，将折射光学***分割成后部折射光学***300和前部折射光学***500，并在后部折射光学***300与前部折射光学***500之间配置反射镜400。
相对于此，在变形例2的结构中，如图5(a)所示，在光学引擎200的前方配置反射镜400，代替后部折射光学***300及前部折射光学***500，仅在反射镜400的上方配置折射光学***700。折射光学***700的光轴L3与图5(a)的Z轴平行，即与分色棱镜206的出射面平行，且相对于与该出射面垂直的轴L0垂直。另外，液晶面板203、204、205及分色棱镜206配置在光轴L3被反射镜400折回而成的轴L5的上方(曲面反射镜600侧)。从光学引擎200射出的影像光被反射镜400反射，并入射到折射光学***700。
在该变形例2的结构中，与上述实施方式同样也能够缩短最小投射距离H，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪1。
另外，在变形例2的结构中，与在后部折射光学***300与前部折射光学***500之间***反射镜400的结构相比，折射光学***的结构变得简单。其中，在变形例2的结构中，由于折射光学***远离光学引擎，因此折射光学***的后焦距变长。
<变形例3>
图6是表示变形例3所涉及的投影仪1的结构的图。图6(a)表示将投影仪1设置成“地板投射”的状态，图6(b)表示将投影仪1设置成“壁投射”的状态。
在该变形例3的结构中，与上述实施方式不同，代替后部折射光学***300及前部折射光学***500，仅在光学引擎200的前方配置折射光学***800，在反射镜400的上方仅配置曲面反射镜600。折射光学***800的光轴L4与分色棱镜206的出射面垂直，且相对于与该出射面垂直的轴L0平行。
在该变形例3的结构中，也与上述实施方式同样地能够缩短最小投射距离H，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪1。
另外，在变形例3的结构中，由于在反射镜400与曲面反射镜600之间***折射光学***，因此与上述实施方式相比能够使最小投射距离H变短。其中，在变形例3的结构中，由于投影仪主体在折射光学***800的光轴L4的方向上的尺寸变大，因此如图6(b)所示，在设置成壁投射的状态下，与上述实施方式相比稳定性稍微降低。
<变形例4>
图7是表示变形例4所涉及的投影仪1的结构的图。图7(a)表示将投影仪1设置成“地板投射”的状态，图7(b)表示将投影仪1设置成“壁投射”的状态。
在变形例4的结构中，如图7所示，代替曲面反射镜600，配置有反射面为凸面状的曲面反射镜900(相当于本发明的第二反射光学***)。曲面反射镜900在比前部折射光学***500的光轴L2靠前表面100a侧具有有效反射区域。曲面反射镜900可以形成为非球面形状或自由曲面形状、球面形状。
另外，液晶面板203、204、205及分色棱镜206从后部折射光学***300的光轴L1偏向机壳100的底面100e侧配置。
从光学引擎200射出的影像光经由后部折射光学***300、反射镜400及前部折射光学***500，向曲面反射镜900入射。然后，影像光被曲面反射镜900反射，通过投射口101而被放大投射到被投射面上。
在该变形例4中，与上述实施方式同样也能够缩短最小投射距离H，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪1。
其中，在变形例4的结构中，由于影像光被曲面反射镜900反射后立刻放大，因此与上述实施方式相比投射口101的开口面积变大。投射口101通常由玻璃等所构成的光阑片覆盖，但若开口面积变大，则需要大的光阑片。
<其他>
从上述实施方式及变形例1到4中，使用了反射镜400，但并不限于此，例如也可以使用反射棱镜。
另外，在上述实施方式、变形例1及变形例4中，构成为后部折射光学***300、前部折射光学***500、反射镜400分开的结构，但并不限于此，例如图8所示，也可以构成为利用镜框150将这三者一体化而成的结构。若为这样的结构，则将后部折射光学***300、前部折射光学***500、反射镜400组装在机壳100内的作业变得容易。
进而，如图9所示，也可以构成为利用镜框160将曲面反射镜600(900)、折射光学***300、500(700、800)、反射镜400一体化而成的结构。
若为这样的结构，则将曲面反射镜600(900)、折射光学***300、500(700、800)、反射镜400组装在机壳100内的作业变得容易。
<其他变形例>
图10是表示其他变形例所涉及的投影仪的结构的图。图10(a)是表示投影仪的外观的立体图，图10(b)是表示从侧方观察投影仪的内部结构而得到的透视图。另外，图10(c)是表示投射光学单元U的结构的侧视图。
在本变形例的投影仪中，将光调制元件(液晶面板)上下移动，由此能够调整投射到被投射面上的图像的位置。例如在影像被投射到投影仪的设置面(地板面或桌上)的情况下，能够调整投射图像向前后方向的位置。因此，如图10(a)所示，在投影仪的侧面设有位置调整时操作的捏手84。
如图10(b)所示，具备本变形例的投影仪具备框体10。箱体10中，从其背面跨上表面具有凸弯曲面形状。在箱体10内配置有光学引擎20、折射光学单元30、曲面反射镜40(相当于本发明的第二反射光学***)、壳体50。
光学引擎20具有与上述实施方式的光学引擎200同样的结构，包括显示元件单元21。显示元件单元21通过将R光、G光及B光用的三个液晶面板与分色棱镜一体化而成。
折射光学单元30具备后部折射光学***31、反射镜32(相当于本发明的第一反射光学***)、前部折射光学***33。反射镜32收容在镜壳体34中，后部折射光学***31、镜壳体34、前部折射光学***33这三者被一体化。
折射光学单元30及曲面反射镜40组装于壳体50。如图10(c)所示，折射光学单元30以如下方式组装于壳体50，即，前部折射光学***33收容在壳体50内部，镜壳体34及后部折射光学***31向下方露出。另外，曲面反射镜40组装在壳体50的上端。在壳体50下部的两侧面形成有凸缘部51。通过将折射光学单元30及曲面反射镜40组装于壳体50而完成投射光学单元U。
需要说明的是，后部折射光学***31、反射镜32、前部折射光学***33及曲面反射镜40的结构及这些构件的配置关系与上述实施方式中的后部折射光学***300、反射镜400、前部折射光学***500及曲面反射镜600的结构及其配置关系同样。
另外，在光学引擎20中，各光学部件的设置面成为相对于与基于反射镜32的影像光的反射方向和基于曲面反射镜40的影像光的反射方向这两个方向平行的面垂直的面(相对于图中的X-Z平面垂直的面)，在此成为与影像光的被投射面平行的面。由此，各光学部件在与被投射面平行的方向上分散地配置。
显示元件单元21通过移动模块M保持为能够沿上下方向(与光轴L1垂直的方向)位移。另外，投射光学单元U安装在构成移动模块M的基底部件(后述)上。
图11是表示移动模块M的结构及显示元件单元21和投射光学单元U向移动模块M安装的结构的图。图11(a)是表示投射光学单元U安装于基底部件60的状态的侧视图。另外，图11(b)是表示基底部件60的结构的立体图。
如图11(a)所示，移动模块M具备基底部件60、固定部件70、位移机构部80、线性引导件90。固定部件70、位移机构部80及线性引导件90构成使显示元件单元21移动的移动机构。搭载有显示元件单元21的移动机构和投射光学单元U一起安装在基底部件60上。
如图11(b)所示，基底部件60具备基座部61、相对于基座部61垂直地(向上方)延伸的支承板62、设置在支承板62的前方的安装台63。
在基座部61的后端部的左右设有安装孔61a。使用这些安装孔61a将基底部件60螺纹固定在框体10内的规定位置。
安装台63是与基座部61不同体的部件，通过螺钉等固定于基座部61。需要说明的是，也可以将安装台63与基座部61形成为一体。
安装台63具备一对腿部64、65。在将投射光学单元U安装于基底部件60时，后部折射光学***31及镜壳体34被収容在这些腿部64、65之间。
在各腿部64、65的上端形成有保持部66、67及凸缘部68、69。保持部66、67具有比凸缘部68、69的高度位置低一阶的形状，从而收容壳体50的底部。另外，在凸缘部68、69分别形成有三个螺纹孔68a、69a。
如图11(a)所示，投射光学单元U载置于安装台63，通过螺钉52固定凸缘部51与凸缘部68、69，由此将投射光学单元U固定于安装台63。此时，在形成于支承板62的开口62a中***后部折射光学***31的先端部。
图12是表示安装于基底部件60的移动机构(固定部件70、位移机构部80、线性引导件90)的结构的图。图12(a)是移动机构的立体图，图12(b)是用于说明线性引导件90的结构的图12(a)的A-A′剖面图。
在支承板62的后面侧经由左右的线性引导件90(仅图示了右侧)安装有固定部件70。
如图12(b)所示，线性引导件90具备沿上下方向延伸的导轨部91、与导轨部91卡合且能够在导轨部91上沿上下方向移动的台架部92。在导轨部91的两侧面沿上下方向以规定间隔配置有多个滚珠轴承93，由此，台架部92能够在导轨部91上光滑地移动。在支承板62固定导轨部91，在固定部件70固定台架部92。
这样，通过左右两个线性引导件90将固定部件70以能够沿上下方向位移的方式支承于支承板62。
图13是表示固定部件70的结构的图。图13(a)表示本变形例的固定部件70的结构，图13(b)表示固定部件70的变形例。
如图13(a)所示，固定部件70具有沿支承板62配置的平板部71。在平板部71形成有供来自显示元件单元21的影像光通过的开口71a。另外，在平板部71一体地形成有载置显示元件单元21的载置部72。该载置部72的载置面与平板部71及支承板62垂直。
在载置部72的背面，在其根部分一体地形成有与平板部71相连的座部72a，由此，提高了载置部72的根部强度。另外，在载置部72的背面，在其先端部形成有用于螺纹固定显示元件单元21的安装凸台72b，进而，形成有连接座部72a与安装凸台72b的加强肋72c。进而，在加强肋72c的两侧也形成有与座部72a相连的两个加强肋72d。这些加强肋72c、72d均沿载置部72从平板部71突出的方向形成。
这样，载置部72通过座部72a、安装凸台72b、加强肋72c、72d而被加强。因此，防止因显示元件单元21的重量而导致的载置部72的前端部下降这样的变形。另外，显示元件单元21因照射的光而高发热。因此，载置部72易于变得高温，但通过上述加强也能够抑制载置部72的热变形。
另外，如图13(b)所示，也可以在平板部71形成沿着上下方向的加强肋72e。这样，抑制因显示元件单元21的重量或发热而导致的平板部71的上部向前后倾斜这样的变形。需要说明的是，在该变形例中，在平板部71的左右两端部各形成有两根加强肋72e。
回到图12，在固定部件70的载置部72载置有显示元件单元21。如上所述，显示元件单元21通过将三个液晶面板21a、21b、21c与分色棱镜21d一体化而构成。
固定部件70通过位移机构部80沿上下方向、即与后部折射光学***31的光轴L1垂直的方向移动。
位移机构部80包括轴81、偏心凸轮82、位移部件83、捏手84、两个轴承部85、86。
在轴81上通过两个螺钉82a固定有偏心凸轮82。轴81隔着偏心凸轮82被轴承部85、86支承两侧，从而被支承为旋转自如。轴承部85、86通过各两根螺钉85a、86a固定在支承部62的上端部。
偏心凸轮82被***位移部件83的凸轮孔83a中。偏心凸轮82形成为得到显示元件单元21的期望位移量这样的形状。位移部件83通过两根螺钉83b固定在平板部71的上端部。
需要说明的是，轴承部85、86也可以与支承板62一体形成。另外，位移部件83也可以与平板部71一体形成。
在轴81的一端安装有捏手84。捏手84向框体10(图10(a)参照)的外侧面露出，使用者能够对捏手84进行转动操作。
图14是用于说明移动机构所进行的移动动作的图。
例如，使用者从图14(b)所示的位于中间位置的状态沿顺时针方向(实线箭头方向)转动捏手84时，如图14(c)所示，偏心凸轮82的宽幅部分82b(参照图14(d))向上方移动，随之位移部件83向上方位移，从而平板部71(固定部件70)向上方位移。由此，载置于载置部72的显示元件单元21向上方移动。
另一方面，使用者从位于中间位置的状态沿逆时针方向(虚线箭头方向)转动捏手84时，如图14(a)所示，偏心凸轮82的宽幅部分82b向下方移动，随之位移部件83向下方位移，从而平板部71(固定部件70)向下方位移。由此，载置于载置部72的显示元件单元21向下方移动。
在位移机构部80设有将捏手84固定为无法转动的锁定装置(未图示)。使用者将显示元件单元21移动至期望的位置时，锁定装置对捏手84进行锁定。由此，能够将显示元件单元21在任意的位置固定。锁定装置也可以构成为除固定捏手84外还固定例如轴81或固定板70。另外，也可以不利用捏手84的手动操作转动轴81，而利用电动机等进行电驱动。
需要说明的是，即使显示元件单元21上下位移，向各液晶面板21a、21b、21c照射的R光、G光、B光的光斑尺寸也设定为比液晶面板的有效显示面大的尺寸，从而向面板整体照射光。
这样，如图10(b)所示，由光学引擎20生成的影像光经由后部折射光学***31、反射镜32及前部折射光学***33入射到曲面反射镜40，被曲面反射镜40反射而从投射口11放大投射到地板面上。
此时，通过移动显示元件单元21能够调整投射图像的位置。例如对捏手84进行转动操作而使显示元件单元21从上向下移动时，显示元件单元21接近光轴L1，因此从前部折射光学***33折射出的影像光的上端与下端的主光线位置(以下将“上端与下端的主光线位置”大致称为“光线位置”)从图中虚线所示的光线位置向实线所示的光线位置变化。即，来自前部折射光学***33的影像光的光线位置变得接近光轴L2，由此，影像光向曲面反射镜40的入射位置偏向前方，因此被反射镜40反射而朝向地板面的影像光的光线位置向投影仪侧移动。其结果是，投射到地板面上的图像的位置向投影仪侧移动(从图的图像A的状态成为图像B状态)。
如上所述，根据本变形例，与上述实施方式同样地能够减小最小投射距离，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪。
此外，根据本变形例，仅通过进行使显示元件单元21移动的操作，无须移动投影仪主体，就能够容易地进行投射图像的位置调整。
<光学引擎的变形例>
在上述实施方式中，在光学引擎200中使用了透射型的液晶面板203、204、205作为光调制元件，但除此之外，也可以如以下的结构例1到结构例5所示，使用作为反射型的液晶面板的LCOS(Liquid Crystal on Silicon)或作为MEMS设备的DMD(Digital Micro Mirror Device)作为光调制元件。需要说明的是，在上述变形例1、变形例2、变形例3、变形例4及其他变形例所涉及的投影仪中，也同样能够使用以下的结构例1到结构例5所示的光调制元件。
(结构例1)
图15(a)是表示结构例1所涉及的光学引擎220的结构的图。在本结构例中，使用LCOS作为光调制元件。
光学引擎220具备光源221、构成导光光学***的两个反射镜222、223及两个分色反射镜224、225、调制、合成来自导光光学***的光的显示元件单元235。
显示元件单元235通过将三个PBS(偏振光束分离器)226、227、228、三个LCOS 229、230、231、两个λ/2板232、233、分色棱镜234、配置在各PBS 226、227、228的入射面上的未图示的偏振板一体化而构成。
光源221具备灯、蝇眼透镜、PBS阵列及聚光透镜。从光源221射出的光在PBS阵列的作用下偏振光方向被一致成一个方向。
从光源221射出的光被反射镜222反射，入射到分色反射镜224。分色反射镜224反射入射的光中的R光及G光并使B光透过。
由分色反射镜224反射出的R光及G光被反射镜223反射，并向分色反射镜225入射。分色反射镜225反射G光并使R光透过。
透过了分色反射镜225的R光由未图示的偏振板除去不需要的P偏振光成分，相对于PBS226成为S偏振光，被PBS226反射而照射到LCOS229。LCOS229根据影像信号调制R光而将其反射。即，在构成LCOS229的有效显示面的每像素根据影像信号旋转R光的偏振光方向。
这样，调制后的R光根据偏振光方向透过PBS226，通过λ/2板232，由此进一步旋转偏振光方向，之后入射到分色棱镜234。
另外，被分色反射镜225反射出的G光由未图示的偏振板除去不需要的P偏振光成分，相对于PBS227成为S偏振光，被PBS227反射而照射到LCOS230。LCOS230根据影像信号调制G光并将其反射。
这样，调制后的G光根据偏振光方向透过PBS227，并入射到分色棱镜234。
进而，透过了分色反射镜224的B光由未图示的偏振板除去不需要的P偏振光成分，相对于PBS 228成为S偏振光，被PBS228反射而照射到LCOS231。LCOS231根据影像信号调制B光并将其反射。
这样，调制后的B光根据偏振光方向透过PBS228，通过λ/2板233，由此进一步旋转偏振光，之后入射到分色棱镜234。
R光及B光被分色棱镜234反射，G光透过分色棱镜234，由此将这三个光合成，并作为影像光入射到后部折射光学***300。
需要说明的是，由LCOS229、230、231调制而透过了PBS226、227、228的R光、G光及B光均相对于分色棱镜234成为P偏振光。这种情况下，从分色棱镜的电介质多层膜的特性上来说，在S偏振光广的波带具有高反射率。从而，分色棱镜234中G光的透射效率高，但R光及B光直接以P偏振光的形式入射则反射效率低。因此，在图15(a)的光学引擎220中，使R光及B光通过λ/2板232、233而成为S偏振光，由此提高分色棱镜234中R光及B光的反射效率。
采用本结构例那样的结构的情况下，上述显示元件单元235等光学引擎220的各光学部件与上述实施方式同样地以规定的配置结构设置在图1(a)所示的光学部件的设置面上。由此，各光学部件在与图2(a)所示的被投射面(X-Y平面)平行的方向上分散地配置。
这样，即使将上述实施方式的光学引擎200替换为本结构例的光学引擎220，也与上述实施方式同样地获得如下效果：能够缩短最小投射距离，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪。
(结构例2)
图15(b)是表示结构例2所涉及的光学引擎240的结构的图。在本结构例中，也与结构例1同样使用LCOS作为光调制元件。
光学引擎240具备光源241、调制、合成来自光源的光的显示元件单元247。
显示元件单元247通过将PBS(偏振光束分离器)242、分色棱镜243、三个LCOS 244、245、246、配置在PBS 242的入射面上的未图示的偏振板一体化而构成。
光源241具备灯、蝇眼透镜、PBS阵列及聚光透镜。从光源241射出的光在PBS阵列的作用下偏振光方向被一致成一个方向。
从光源241射出的光由未图示的偏振板除去不需要的P偏振光成分，相对于PBS242成为S偏振光，被PBS242反射而向分色棱镜243入射。入射到分色棱镜243的光中R光及B光被分色棱镜243反射而照射各自的LCOS 244、246。另外，G光透过分色棱镜243而向LCOS 245照射。
由各LCOS 244、245、246调制后的R光、G光及B光再次向分色棱镜243入射而被颜色合成，之后根据偏振光方向透过PBS242，从而作为影像光向后部折射光学***300入射。
采用本结构例那样的结构的情况下，上述显示元件单元247等光学引擎240的各光学部件与上述实施方式同样地以规定的配置结构配置在图1(a)所示的光学部件的设置面上。由此，各光学部件在与图2(a)所示的被投射面(X-Y平面)平行的方向上被分散地配置。
这样，即使将上述实施方式的光学引擎200替换为本结构例的光学引擎240，也与上述实施方式同样地获得如下效果：能够缩短最小投射距离，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪。
(结构例3)
图16(a)是表示结构例3所涉及的光学引擎260的结构的图。另外，图16(b)是表示显示元件单元267向设置面设置的状态的图，是从图16(a)的箭头P方向观察而得到的图。在本结构例中，使用单板式的DMD作为光调制元件。
光学引擎260具备光源261、构成导光光学***的柱状积分器262、色轮263及中继透镜组264、调制、合成来自导光光学***的光的显示元件单元267。
显示元件单元267通过将TIR(Total Internal Reflection)棱镜265、单板式的DMD266一体化而构成。
从光源261射出的光在柱状积分器262的作用下照度分布被均匀化，之后向色轮263入射。色轮263构成为具备红、绿、蓝的滤色器，在短时间内依次切换这些滤色器。红色滤色器仅使R光透过，绿色滤色器仅使G光透过，蓝色滤色器仅使B光透过。
需要说明的是，色轮也可以构成为除红、绿、蓝之外还具备白、黄、青、品红等的滤色器。
按照时间差透过了色轮263的R光、G光及B光通过中继透镜组264，进而被TIR棱镜265反射而向DMD266照射。然后，由DMD266调制后透过TIR棱镜265，向后部折射光学***300入射。
需要说明的是，由于在色轮263内高速切换各滤色器，因此在屏幕上R光、G光及B光所形成的影像被合成而作为一个影像放映。
采用本结构例那样的结构的情况下，上述显示元件单元267等光学引擎260的各光学部件也与上述实施方式同样以规定的配置结构设置在图1(a)所示的光学部件的设置面上。由此，各光学部件在与图2(a)所示的被投射面(X-Y平面)平行的方向上分散地配置。
需要说明的是，如图16(b)所示，显示元件单元267以DMD266的长边与设置面平行、TIR棱镜265在Y轴方向上相对于设置面倾斜的方式由保持部268保持在设置面上。TIR棱镜265倾斜的原因在于，从构成DMD266的微小镜(可动镜)的结构上来说，需要光从倾斜方向照射到DMD266。这样，与TIR棱镜265倾斜相应地，光源261等其他光学部件也可以相对于设置面适当地倾斜设置。然而，即使TIR棱镜265等这样倾斜地保持，设置各光学部件的设置面相对于图1的X-Z平面垂直的状态也不会改变。
这样，即使将上述实施方式的光学引擎200替换为本结构例的光学引擎260，也与上述实施方式同样地获得如下效果：能够缩短最小投射距离，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪。
需要说明的是，也考虑了将光学部件的设置面自身与TIR棱镜265或其他光学部件的倾斜一致而倾斜的情况。这种情况下，在投影仪内，各光学部件在与被投射面平行的方向上分散地配置这种结构也不会改变。从而，能够获得在地板投射和壁投射这两种使用方式都能够稳定地设置投影仪的效果。
(结构例4)
图16(c)、(d)是表示结构例4所涉及的光学引擎270的结构的图。图16(c)是俯视图，图16(d)是从图16(c)的箭头P方向观察而得到的侧视图。需要说明的是，在图16(d)中，省略了从光源271到中继透镜组274的结构的图示。
在本结构例中，与结构例3同样使用单板式的DMD作为光调制元件。
光学引擎270具备光源271、色轮272、柱状积分器273、中继透镜组274、平面反射镜275、凹面反射镜276、单板式的DMD277。
从光源271射出的光向色轮272入射。色轮272与结构例3的色轮263同样具备红、绿、蓝的滤色器，在短时间内依次切换这些。
需要说明的是，色轮也可以构成为除红、绿、蓝之外还具备白、黄、青、品红等的滤色器。
按照时间差透过了色轮272的R光、G光及B光在柱状积分器273的作用下照度分布被均匀化，之后从中继透镜组274射出。
如图16(d)所示，DMD277相对于透镜单元300的光轴L1偏向上方配置。另外，平面反射镜275相对于光源271的光轴倾斜配置，以使来自光源271的光相对于DMD277以规定的入射角度入射。并且，凹面反射镜276同样相对于光源271的光轴及透镜单元300的光轴L1倾斜配置且偏心配置，以使来自光源271的光相对于DMD277以规定的入射角度入射。
从中继透镜组274射出的光(R光、G光、B光)被平面反射镜275反射，进而被凹面反射镜276反射而照射到DMD277。然后，由DMD277调制后向透镜单元300入射。
需要说明的是，由于在色轮272内高速切换各滤色器，因此在屏幕上R光、G光及B光所形成的影像被合成而作为一个影像放映。
采用本结构例那样的结构的情况下，上述DMD277等、光学引擎270的各光学部件与上述实施方式同样地以规定的配置结构设置在图1所示的设置面上。由此，各光学部件在与图2所示的影像光的被投射面(X-Y平面)平行的方向上分散地配置。
需要说明的是，凹面反射镜276等光学部件相对于设置面倾斜配置。但即使凹面反射镜276等这样倾斜地保持，设置光学部件的设置面相对于图1的X-Z平面垂直的状态也不会改变。
这样，即使将上述实施方式的光学引擎200替换为本结构例的光学引擎270，也与上述实施方式同样地获得如下效果：能够缩短最小投射距离，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪。
(结构例5)
图17(a)是表示结构例5所涉及的光学引擎280的结构的图。另外，图17(b)是表示显示元件单元288向设置面的设置状态的图，是从图17(a)的箭头P方向观察而得到的图。在本结构例中，使用三板式的DMD。
需要说明的是，图17(a)、(b)是用于说明使用了三板式的DMD的光学引擎中各色的光路的示意图。需要注意的是，光源281、柱状积分器282、中继透镜组283、3DMD用色分离合成棱镜284及TIR棱镜284a的三维配置与图17中的不同。
光学引擎280具备光源281、构成导光光学***的柱状积分器282及中继透镜组283、调制、合成来自导光光学***的光的显示元件单元288。
显示元件单元288通过将包括TIR棱镜284a的3DMD(DigitalMicro-mirror Device)用色分离合成棱镜284、三板式的DMD285、286、287一体化而构成。
从光源281射出的光在柱状积分器282的作用下照度分布被均匀化，之后经由中继透镜组283向3DMD用色分离合成棱镜284的TIR棱镜284a入射。需要说明的是，3DMD用色分离合成棱镜284的结构详细记载在例如日本特开2006-79080号公报中。
入射到3DMD用色分离合成棱镜284的光被构成3DMD用色分离合成棱镜284的分色膜284b、284c分离，R光向R光用的DMD285入射，G光向G光用的DMD286入射，B光向B光用的DMD287入射。由各DMD285、286、287调制后的R光、G光、B光由3DMD用色分离合成棱镜284统一光路，且各色光被颜色合成而成的影像光从TIR棱镜284a向后部折射光学***300入射。
采用本结构例那样的结构的情况下，上述显示元件单元288等光学引擎280的各光学部件与上述实施方式同样以规定的配置结构设置在图1(a)所示的光学部件的设置面上。由此，各光学部件在与图2(a)所示的被投射面(X-Y平面)平行的方向上分散地配置。
需要说明的是，如图17(b)所示，显示元件单元288以G光用的DMD286与设置面平行、3DMD用色分离合成棱镜284在Y轴方向上相对于设置面倾斜的方式由保持部289保持在设置面上。另外，R光用的DMD285及B光用的DMD286与3DMD用色分离合成棱镜284一体化从而相对于3DMD用色分离合成棱镜284保持规定的倾斜量。原因与结构例3同样，需要光从倾斜方向照射到各DMD285、286、287的微小镜。
进而，与3DMD用色分离合成棱镜284这样倾斜相应地，对于光源281等其他光学部件，也可以以与3DMD用色分离合成棱镜284成规定角度的方式适当配置折回镜等而相对于设置面倾斜设置。然而，即使3DMD用色分离合成棱镜284等这样倾斜地被保持，设置面相对于图1的X-Z平面垂直的状态也不会改变。
这样，即使将上述实施方式的光学引擎200替换为本结构例的光学引擎280，也与上述实施方式同样获得如下效果，即，能够缩短最小投射距离，且在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪。
需要说明的是，与结构例3同样，在本结构例中，也考虑了将光学部件的设置面自身与3DMD用色分离合成棱镜284或其他光学部件的倾斜一致而倾斜的情况。然而，在投影仪内，各光学部件在与被投射面平行的方向上分散地配置这种结构也不会改变，这种情况下，能够获得在地板投射和壁投射这两种使用方式中都能够稳定地设置投影仪的效果。
<其他>
从上述结构例1到结构例5的光学引擎适用于图10～14所示的上述其他变形例的投影仪时，在结构例1、结构例2、结构例3及结构例5中，各自的显示元件单元235、247、267、288载置于固定部件70中的载置部72，通过移动机构来上下移动。另外，在结构例4中，DMD277载置于载置部72，通过移动机构来上下移动。进而，与上述其他变形例同样，即使各结构例的显示元件模块等上下移动，照射到光调制元件(LCOS、DMD)上的R光、G光、B光的光斑尺寸也设定为比有效显示面大的尺寸，从而向各光调制元件的有效显示面照射光。
另外，在上述实施方式及变形例中，作为光源使用具有反射体的灯光源进行了说明，但光源并不限定于此，也可以使用LED或激光二极管。这种情况下，在结构例3及结构例4所示的单板式DMD的光学引擎中，可以代替使用色轮，而采用将作为光源的LED或激光二极管按各色分时点亮的结构。
以上，对本发明的实施方式及变形例进行了说明，但本发明并不限于此。另外，本发明的实施方式除上述外，还可以在权利要求书所表示的技术思想的范围内进一步进行各种变更。

Claims (3)

1.一种投射型影像显示装置，其特征在于，具备：
光学引擎，其将根据影像信号调制的影像光向与被投射面平行的方向或者相对于所述被投射面倾斜规定角度的方向射出；
第一反射光学***，其将所述影像光向远离所述被投射面的第一方向反射；
第二反射光学***，其将由所述第一反射光学***反射的所述影像光向远离所述光学引擎且朝向所述被投射面的第二方向反射，放大投射到所述被投射面上；
折射光学***，其配置在所述光学引擎与所述第二反射光学***之间，
所述折射光学***分割成配置在所述光学引擎与所述第一反射光学***之间的第一折射光学***、配置在所述第一反射光学***与所述第二反射光学***之间的第二折射光学***，
构成所述光学引擎的各光学部件在相对于与所述第一方向和所述第二方向这两个方向平行的面垂直、且与所述被投射面平行的方向上分散配置。
2.根据权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于，
所述第二反射光学***的反射面呈凹面形状，且在用于将所述影像光导向外部的投射口附近使所述影像光会聚成最小。
3.一种投射型影像显示装置，其特征在于，具备：
光学引擎，其将根据影像信号由微小反射镜元件调制的影像光向与被投射面平行的方向射出；
第一反射光学***，其将所述影像光向远离所述被投射面的第一方向反射；
第二反射光学***，其将由所述第一反射光学***反射的所述影像光向远离所述光学引擎且朝向所述被投射面的第二方向反射，放大投射到所述被投射面上；
折射光学***，其配置在所述光学引擎与所述第二反射光学***之间，
所述折射光学***分割成配置在所述光学引擎与所述第一反射光学***之间的第一折射光学***、配置在所述第一反射光学***与所述第二反射光学***之间的第二折射光学***，
所述微小反射镜元件的长边相对于与所述第一方向和所述第二方向这两个方向平行的面垂直、且与所述被投射面平行配置。
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