专利名称：用于投影显示装置的光学单元及投影显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种投影显示装置，尤其涉及一种用于精确地确定将照明光投射至图像形成设备上的区域的光学单元，以及包括该光学单元的一种投影显示装置。
背景技术：
目前，使用包括液晶光阀、数字微镜设备(下文称作“DMD”)等图像形成设备的投影显示装置被广泛地用于演示目的和其它图像显示场合。在这种投影显示装置中，图像形成设备根据输入图像信号产生调制的光束，并将该调制的光束以放大的比例投射到屏幕上。如果施加到图像形成设备的光束不能精确地照射图像形成设备上的图像形成区域，那么投影显示装置将产生投影图像的亮度下降或者被遮挡的问题。为了解决该问题，通常在实际中将被一定照明裕度(illuminatingmargin)围绕的照明光施加到图像形成区域。然而，如果该照明裕度大，大量光不能施加到图像形成区域，从而导致光利用效率的下降。
JP-A No.10-115799公开了一种使用液晶光阀的投影显示装置。该公开的投影显示装置具有场透镜(field lens)，其安装位置可调整以便在液晶光阀的图像形成区域中精确定位照明光区域。
采用DMD的投影显示装置包括多种技术，这些技术包括移位光遂出口端的位置以将照明光区域精确定位在DMD的图像形成区域中的方法、移位在照明光路径中插入的平面镜以将照明光区域精确定位在DMD的图像形成区域中的方法、以及移位在照明光路径中插入的透镜以将照明光区域精确定位在DMD的图像形成区域中的方法。
然而，在具有DMD的投影显示装置中包括的常规方法会产生以下问题根据移位光遂出口端的位置以在DMD的图像形成区域中精确定位照明光区域的方法，当移位光遂出口端的位置时，光遂入口端的位置也同时被移位，这易于使施加到光遂的光与光遂的光轴不对准。当施加的光与光遂的光轴不对准时，投射的图像具有亮度不均匀性。因此，必需在光遂的光轴和施加的光之间的交点周围移动光遂的输出端。然而，实际上，不容易提供用于在该交点周围移动光遂的输出端的结构。即使可能提供这样的结构，包括有该结构的投影显示装置还具有低的生产率。
根据移位在照明光路径中插入的平面镜以在DMD的图像形成区域中精确定位照明光区域的方法，必需从位于施加到该平面镜上的光束中心处的出发点移动该平面镜。如果将另一点用作出发点，那么出发点将随着移动该平面镜的方向而变化，从而导致到达DMD的光路长度的改变。如果到达DMD的光路长度改变，那么，照明光区域将变得模糊，投影图像的外边缘将变暗。
根据在照明光路径中移位透镜以在DMD的图像形成区域中精确定位照明光区域的方法，透镜在两个方向上移动，即，垂直方向和水平方向，即，垂直于该垂直方向的方向。DMD的图像形成区域和光遂的出口端都是四边形形状，并且形状相互类似。然而，由于照明光穿过三维光路径，所以DMD的图像形成区域和光遂出口端的形状的边取向不同。如果DMD具有4∶3的纵横比，那么其短边将垂直取向，其长边将水平取向，而光遂的出口端形状的短边和长边都向垂直方向和水平方向倾斜。当该透镜在两个方向上移动时，即，垂直方向和水平方向，即，垂直于垂直方向的方向，DMD上的照明光区域将倾斜移动，从而照明光区域移动的方向将显著地偏离DMD的短边和长边的方向。即使付出努力以在DMD的图像形成区域中精确定位照明光区域，还是不容易将照明光区域与DMD的图像形成区域对准。因此，实现这样的区域调整的效率低，并且难以减少进行照明光区域的位置校正所需的时间。
实用新型内容本实用新型的目的是要提供一种投影显示装置，其能够在图像显示设备的图像形成区域中精确定位照明光区域，以提高光利用率，并且还使得区域调整易于执行。
根据本实用新型的在投影显示装置中使用的光学单元具有光源单元、长方形光学元件、第一光学元件、第二光学元件、用于移动第一光学元件的第一光学元件移动单元、用于移动第二光学元件的第二光学元件移动单元、以及图像形成设备。该长方形光学元件具有设置在入口面和出口面之间的第一表面和与该第一表面相邻设置的第二表面。从长方形光学元件发出的光束施加到第一光学元件。从第一光学元件发出的光束施加到第二光学元件。第一光学元件移动单元具有如下移动机构，用于在与第一光学元件的光轴垂直的第一光学元件的第一主平面上、在平行于包括长方形光学元件的第一表面的平面与第一主平面之间的交叉线的方向上，移动第一光学元件。第二光学元件移动单元具有如下移动机构，用于在与第二光学元件的光轴垂直的第二光学元件的第二主平面上、在平行于包括长方形光学元件的第二表面的平面与第二主平面之间的交叉线的方向上，移动第二光学元件。
第一光学元件移动单元的移动机构具有保持第一光学元件的第一光学元件保持部件和第一移动部件。第一光学元件保持部件具有可在第一光学元件移动表面上滑动的滑动表面，该第一光学元件移动表面与在包括长方形光学元件的第一表面的平面和第一光学元件的第一主平面之间的交叉线基本平行地延伸，并垂直于第一主平面。第一移动部件在第一光学元件移动表面上、在平行于第一主平面的方向上，移动第一光学元件保持部件的滑动表面。
第二光学元件移动单元的移动机构具有保持第二光学元件的第二光学元件保持部件和第二移动部件。第二光学元件保持部件具有可在第二光学元件移动表面上滑动的滑动表面，该第二光学元件移动表面与在包括长方形光学元件的第二表面的平面与第二光学元件的第二主平面之间的交叉线基本平行地延伸，并垂直于第二主平面。第二移动部件在第二光学元件移动表面上、在平行于第二主平面的方向上，移动第二光学元件保持部件的滑动表面。
该光学设备还具有公共结构，其中第一光学元件移动单元和第二光学元件移动单元安装在该公共结构上。第一光学元件移动表面和第二光学元件移动表面设置在该公共结构上。
第一移动部件具有两个导销、固定螺钉和调整螺钉。导销安装在第一光学元件保持部件上，并分别插入到公共结构的底表面中限定的两个导孔中，用于在平行于第一主平面的方向上引导导销。固定螺钉安装在第一光学元件保持部件的滑动表面上，用于将该滑动表面固定到公共结构上的第一光学元件移动表面。调整螺钉安装在第一光学元件保持部件上，并具有与公共结构的上表面保持接触的末端，用于调整第一光学元件保持部件与公共结构之间的位置关系。
第二移动部件具有两个导销、固定螺钉和调整手柄。导销安装在第二光学元件保持部件上，并分别插入到公共结构的底表面中限定的两个导孔中，用于在平行于第二主平面的方向上引导导销。固定螺钉安装在第二光学元件保持部件的滑动表面上，用于将该滑动表面固定到公共结构上的第二光学元件移动表面。调整手柄安装在第二光学元件保持部件上，用于在公共结构上的第二光学元件移动表面上滑动地移动第二光学元件保持部件的滑动表面。
第一光学元件和第二光学元件可具有偏离长方形光学元件的光轴的各光轴。长方形光学元件优选包括光遂。图像形成设备可包括数字微镜设备。
根据本实用新型的投影显示装置在其中包括上述光学单元。
第一光学元件可在长方形光学元件的出口端面的一边的方向上移动，第二光学元件可在长方形光学元件的出口端面的与所述一边相邻的另一边的方向上移动。第一光学元件和第二光学元件独立地移动。当第一光学元件和第二光学元件独立地移动时，在例如DMD的图像形成设备上的照明光束的区域，即照明光区域，能够与DMD上的图像形成区域对准。由于第一光学元件和第二光学元件安装在公共结构上，由其相对移动导致的任何误差被最小化。
根据本实用新型，第一光学元件和第二光学元件分别平行于长方形光学元件的第一表面和与第一表面相邻设置的第二表面移动，用于使照明光区域与DMD上的图像形成区域定位对准，其中第一表面定位在长方形光学元件的入口面和出口面之间。从而，照明光区域能够精确地定位在DMD上的图像形成区域中。该光学单元具有高的光利用率，并能够易于操作照明光区域的定位调整。该投影显示装置在其中包括这种光学单元。
本实用新型的上述和其它目的、特征和优点，通过参照示出了本实用新型的实施例的附图的如下说明，将变得明显。
图1为根据本实用新型的实施例的包括光学单元的投影显示装置的框图；图2为包括在根据本实用新型的实施例的投影显示装置中的光学单元的透视图；图3为表示该光学单元的光学部件的分解透视图；图4为表示该光学单元的光学布置的分解透视图；
图5为表示沿着图3所示的Y轴方向看该光学单元的光学布置的分解平面图；图6A为表示在照明光区域倾斜移动时照明光区域与DMD上的图像形成区域之间的关系的图；图6B为表示在照明光区域在垂直方向和水平方向上移动时照明光区域与DMD上的图像形成区域之间的关系的图；图7为该透镜单元的分解透视图；图8A为从第一透镜看时该透镜单元的透视图；图8B为从第二透镜看时该透镜单元的透视图；图9为该透镜单元的平面图；图10为从第一透镜看时该透镜单元的前视图；图11为从第二透镜看时该透镜单元的前视图；以及图12为表示该透镜单元和单元基座组装到一起的方式的透视图。
具体实施方式
接下来，将参照附图说明根据本实用新型的实施例的包括光学单元的投影显示装置。如图1所示，包括在投影显示装置1中的光学单元2包括照明光学系统、DMD 70和投影透镜80。该照明光学系统照亮DMD 70。DMD 70是反射光学调制器，用作图像形成设备。投影透镜80将来自DMD 70的光束投射至屏幕90。
该照明光学系统包括光源单元21、色轮22、光遂23和远焦(afocal)光学系统。
光源单元21包括光源，该光源具有发光体和会聚镜，该会聚镜用于将来自光源的光束会聚成假定的第二光源。色轮22具有多个彩色片，其能被选择性地定位在来自光源单元21的光束会聚的点。当色轮22旋转时，其将来自光源单元21的光束以时分方式分离成多种颜色。光遂23是用于减小亮度不均匀性的设备，并具有定位在接收穿过色轮22的光束的位置处的入口端面。光遂23使得来自光源单元21的光束的亮度分布均匀化，并将亮度均匀化的光束从其出口端面发射。远焦光学系统将从光遂23发出的光束引导到DMD 70。根据说明的实施例，光遂23包括中空四边形棱镜形状的光学设备。
作为图像形成设备的DMD 70具有四边形图像形成区域。因此，光遂23为中空四边形棱镜形状，用于使得施加到DMD 70的照明光束在DMD 70的四边形图像形成区域上具有四边形区域。光遂23具有反射内壁表面，用于重复反射进入光遂23的光束，以便从光遂23发射的光束具有减小的亮度不均匀性。光遂23可用棱柱形或圆柱形棒状透镜、或通常所说的棒状积分器替代，用于减小亮度不均匀性。通常，光遂或棒状积分器具有与DMD 70的图像形成设备的外轮廓相似的外轮廓。
远焦光学系统包括三个透镜，包括第一透镜41、第二透镜51和第三透镜61；以及两个反射镜，包括第一平面镜62和第二平面镜63。该远焦光学系统将光遂23的出口端面用作其物体表面(objectsurface)。
作为反射镜的第一平面镜62和第二平面镜63仅仅具有改变光路的功能，并不是该远焦光学系统不可缺少的光学元件。因此，该远焦光学系统的光学特性即便在省去第一平面镜62和第二平面镜63时也不会改变。在说明的实施例中，第一平面镜62和第二平面镜63设置在第二透镜51和第三透镜61之间，用于弯折光路以减小投影显示装置1的尺寸。
在该远焦光学系统的三个透镜中，第一透镜41包括平凸透镜。第一透镜41使其平面面对光遂23，其中心设置成垂直偏离延伸穿过光源单元21的中心和光遂23的中心的光轴。第二透镜51也包括平凸透镜，其中心设置成垂直并水平偏离该光轴，并具有如图4所示的成角度地移位的光轴。第三透镜61包括凸透镜，其中心从垂直于DMD 70中心的直线移动，并具有成角度地移位的光轴。第三透镜61用于将从第一平面镜62和第二平面镜63反射的光束施加到DMD 70。
该远焦光学系统具有照明表面(图像表面)，其中DMD 70设置作为图像形成设备。
接下来，将参照图2说明包括在投影显示装置1中的光学单元2的具体结构。光学单元2包括整体形成的由镁制成的单元基座10，在其上支撑光源单元21、色轮22、光遂23、第一透镜41、第二透镜51、第一平面镜62、第二平面镜63、第三透镜61、DMD 70和投影透镜80。
从光源单元21发出的光束依次穿过色轮22、光遂23、第一透镜41、第二透镜51、第一平面镜62、第二平面镜63和第三透镜61到达DMD 70。由此，施加到DMD 70上的光束被反射并穿过投影透镜80到达屏幕90(参见图1)。此时，施加到DMD 70上的光束被图像信号调制，以便将由图像信号表示的图像投影到屏幕90上。
接下来，将参照图3说明光学单元2的光学部件的总体布置。在图3中，色轮22被从图中省略，以便示出光遂23的端面形状。图3在具有X、Y、Z轴的坐标系统中示出了各光学部件。该坐标系统的原点位于DMD 70的中心处。Z轴沿着垂直于DMD 70的直线延伸，并具有指向投影透镜80的负方向。Y轴垂直于Z轴并平行于DMD 70的短边延伸，并具有向上指向的正方向。X轴垂直于Z轴和Y轴延伸。作为图像形成设备的DMD 70位于X-Y平面上。从光源单元21发射的光束基本上沿着X轴正方向穿过色轮22(图3中未示出)进入光遂23。然后，该光束穿过第一透镜41和第二透镜51，接着，被第一平面镜62将其路径改变向下，即，沿着Y轴负方向，接着，被第二平面镜63将其路径改变为倾斜向上，穿过第三透镜61，并从下面倾斜地施加到DMD 70上。作为图像形成设备的DMD 70具有平行于投影透镜80的孔径的镜面。
如果采用透射液晶面板作为图像形成设备，那么，必需将光束基本垂直地施加到该透射液晶面板上。因此，从光源单元21到透射液晶面板的光路(光轴)位于一个平面中。如果采用DMD 70作为图像形成设备，那么，由于图像形成设备是反射型的，因此需要将光束倾斜地施加到DMD 70上。此外，由于必需使施加到DMD 70的光束与从其反射的光束相互分离，因此从光源单元21到DMD 70的光路是三维的。这就是采用透射液晶面板的光学结构和采用DMD 70的光学结构的相互不同之处。由于这种结构上的差异，透射液晶面板的结构细节不能直接应用到包括有DMD 70的投影显示装置的光学单元结构中。
在光学上，光遂23的出口端面和DMD 70的反射表面通过远焦光学系统彼此为图像形成关系，并形状基本上相互类似。
接下来，将参照图4和5说明光学单元2的光学部件的光学布置。如上所述，光学单元2的远焦光学系统由包括第一透镜41、第二透镜51和第三透镜61的三个透镜以及包括第一平面镜62和第二平面镜63的两个反射镜构成。第一平面镜62和第二平面镜63仅仅用作改变光束的路径，并不影响包括放大率和像差在内的其它光学特性。因此，远焦光学系统由第一透镜41、第二透镜51和第三透镜61光学地组成。第一透镜41和第二透镜51的每个都包括玻璃的球面透镜，第三透镜61包括塑料的非球面透镜。第一透镜41的中心从光遂23的光轴垂直偏离，光遂23的光轴与穿过光遂23的出口端面中心的法线对准。因此，第一透镜41的中心是离轴的。第二透镜51的中心从光遂23的光轴垂直偏离，并其光轴成角度地移位。因此，第二透镜51的光轴不平行于光遂23的光轴延伸。第三透镜61也具有成角度地移位的光轴。第三透镜61具有限定在其没有光束穿过的边缘上的大凹口。限定在第三透镜61中的凹口用于防止在第三透镜61和投影透镜80之间的物理干涉。
图6A和6B是表示照明光区域66和DMD 70上的图像形成区域67之间的关系的图。图6A表示当照明光区域66倾斜移动时的该关系，图6B表示当照明光区域66在垂直和水平方向上移动时的该关系。在图6A和6B中，照明光区域66用虚线表示，图像形成区域67用实线表示。由于照明光区域66和图像形成区域67相互不对准，需要将它们调整成相互对准。
如上所述，由于三个透镜，即第一透镜41、第二透镜51和第三透镜61，是离轴移动并成角度地移位的，所以即使光束倾斜地施加到DMD 70，在DMD 70上形成的照明光区域66基本上保持光遂23的出口端面形状。通常，照明光区域66具有大的边界，并且比DMD 70上的图像形成区域67的尺寸大。然而，必需将照明光区域66与DMD 70上的图像形成区域67在位置上对准。
当移动第一透镜41、第二透镜51和第三透镜61时，照明光区域66也根据第一透镜41、第二透镜51和第三透镜61移动的距离在根据第一透镜41、第二透镜51和第三透镜61移动方向的方向上移动一距离。光遂23的出口端面(或者进口端面)的长边如图3所示向Y轴方向倾斜。因此，当第一透镜41在垂直和水平方向上移动时，照明光区域66相对于图像形成区域67如图6A中箭头所表示倾斜移动。为了使照明光区域66与图像形成区域67精确的位置对准，需要将照明光区域66如图6B所示交替在垂直和水平方向上调整许多次。这种调整方法由于其繁琐且耗时而效率低下。另一个问题是，与第一透镜41结合的用于在垂直和水平方向上移动透镜的移动机构结构复杂且尺寸大。另外，用于在两个互相垂直的方向上调整第一透镜41的调整方法复杂，使得生产效率低下。这些问题在第二透镜51中也存在。第三透镜61使得该问题更加严重，因为由于可能与投影透镜80产生物理干涉而难于移动第三透镜61。
根据本实用新型，第一透镜41与如下机构结合，该机构用于在基本平行于光遂23的出口端面的一边的方向上移动第一透镜41，第二透镜51与如下机构结合，该机构用于在基本平行于光遂23的出口端面的与所述一边相邻的另一边的方向上移动第二透镜51。这些机构有效地解决了照明光区域移动方向的问题、复杂的移动机构的问题、以及有关调整方法的生产问题。接下来，将参照图7至11说明这些机构的细节。
如图7所示，透镜单元40包括第一透镜保持器42、第二透镜保持器52、透镜基座30、以及用于移动和固定各透镜保持器的机构。第一透镜保持器42保持第一透镜41，第二透镜保持器52保持第二透镜51。第一透镜保持器42和第二透镜保持器52可移动地支持在固定到单元基座10的透镜基座30上。
如图7至9所示，第一透镜保持器42和第二透镜保持器52分别通过第一固定螺钉45(参见图8A和9)和第二固定螺钉55(参见图9)紧固到透镜基座30上。
第一透镜保持器42具有两个第一透镜导销43，它们从第一透镜保持器42的下表面的各左、右区域向下突出。第一透镜导销43插入到在透镜基座30中限定的各水平椭圆形导孔33中，该横向椭圆形导孔33用于引导第一透镜41与第一透镜保持器42一致倾斜地垂直移动。第一透镜导销43在平行于第一透镜41的主平面的方向上被引导。
第二透镜保持器52也具有两个第二透镜导销53，它们从第二透镜保持器54的下表面的各左、右区域向下突出。第二透镜导销53的功能和结构与第一透镜保持器42的第一透镜导销43的功能和结构相同。第二透镜保持器52与在透镜基座30中限定的各水平椭圆形导孔31、32接合，并在平行于第二透镜51的主平面的方向上被引导。
如图12所示，透镜单元40插入到单元基座10中并利用透镜基座固定螺钉37(参见图8B)固定在其上。单元基座10包括镁材料的刚性压模铸件(rigid die casting)，并且大致为浴盆(bath tub)的形式。因此，透镜单元40和光遂单元能够从上面组装到单元基座10中。刚性浴盆形式的单元基座10具有高的抗扭曲特性，并允许光学元件高度精确地组装到位置中。当组装在单元基座10中的光学元件为了位置调整而在施加的外力作用下移动时，可防止单元基座10变形，且由光学部件提供的光路不会扭曲。镁制成的单元基座10具有高的耐热变形性，并且在高温下使用时非常耐用。
接下来，将说明照明光区域66的位置调整。如接下来要说明的，第一透镜保持器42和第二透镜保持器52通过第一透镜导销43与导孔33的组合以及第二透镜导销53与导孔31、32的组合仅能单轴地移动。
第一透镜保持器42可在与光遂23的长边方向基本对准的第一透镜移动方向38(参见图10)上沿着第一保持器移动表面34(参见图9和10)移动。第一透镜移动表面34平行于光遂23的表面A(参见图3)，并且也平行于光遂23的光轴。光遂23通过光遂保持器定位在单元基座10上。类似地，第一透镜保持器42，即第一透镜41，通过透镜基座30定位在单元基座10上。光遂23和第一透镜保持器42，即第一透镜41，关于作为公共定位基准的单元基座10高度精确地定位。因此，光遂23的出口端面的长边方向与第一透镜保持器42的移动方向相互对准。
第二透镜保持器52可在位于与第二透镜51的透镜平面相同的平面内的第二保持器移动方向39上沿着第二保持器移动表面35(参见图11)移动。第二保持器移动方向39与光遂23的光轴不垂直，因为第二透镜51的光轴从光遂23的光轴成角度地移位。如果第二透镜51的移动方向与光遂23的光轴垂直，那么光遂23的出口端面在图像形成表面中的聚焦位置将改变，从而导致聚焦的照明光区域66(图6A和6B)整体变形。由于照明光区域66从四边形形状发生变形，光利用率由于该变形而不希望地降低。因此，第二透镜51不得不在其透镜平面(主平面)内移动。所以，包括光遂23的表面B(参见图3)的平面与第二透镜51的主平面之间的交叉线被确定，并且平行于该交叉线且垂直于第二透镜51的主平面的表面被用作第二保持器移动表面35。虽然第二保持器移动表面35应当优选平行于该交叉线，但第二保持器移动表面35可基本平行于该交叉线。当第二透镜保持器52沿着第二保持器移动表面35移动时，照明光区域66的移动方向基本与光遂23的短边方向对准。
如果第一透镜41具有从光遂23的光轴成角度地移位的光轴，那么第一透镜41的移动方向可以与第二透镜51相同的方式来确定。另外，即使第一透镜41的光轴不从光遂23的光轴成角度地移位，包括光遂23的表面A的平面与第一透镜41的主平面之间的交叉线也可确定，并且平行于该交叉线且垂直于第一透镜41的主平面的表面可用作第一保持器移动表面34。虽然第一保持器移动表面34应当优选平行于该交叉线，但第一保持器移动表面34可基本平行于该交叉线。
最后，将在下面说明移动第一透镜41和第二透镜51的方法。透镜单元40组装在单元基座10中，并通过透镜基座固定螺钉36(图9)和透镜基座固定螺钉37(图8B)紧固到单元基座10上。
为了移动第一透镜41，首先松开第一固定螺钉45(图8A)，以允许第一透镜41和第一透镜保持器42关于透镜基座30移动。接着，转动第一透镜调整螺钉44。当第一透镜调整螺钉44顺时针转动时，其与单元基座10的隔断壁11(partition wall)的螺钉支承表面12(参见图12)接触。当第一透镜调整螺钉44继续顺时针转动时，第一透镜保持器42沿着第一保持器移动表面34向上移动，同时其被保持第一透镜调整螺钉44的螺钉支承表面12支承。由于第一透镜保持器42移动的方向与光遂23的出口端面的长边方向相同，所以照明光区域66在DMD 70上的图像形成区域67的长边方向上移动。此时，照明光区域66被移动到理想的位置。在证实照明光区域66已经到达理想位置后，拧紧第一透镜固定螺钉45(图8A)以将第一透镜保持器42紧固到透镜单元40上。
然后，松开第二固定螺钉55(图9)，以允许保持第二透镜51的第二透镜保持器52关于透镜基座30移动。夹持第二透镜调整手柄54(图8B)，并且移动第二透镜保持器52。此时，第二透镜导销53由导孔31、32来引导，并且第二透镜保持器52的下表面上的第二透镜保持脚(holder foot)56(图8B)沿着第二保持器移动表面35(图7和11)移动，从而移动第二透镜51。此时，第二透镜保持脚56有效地防止了第二透镜51的主平面倾斜。因此，可防止照明光区域66不聚焦，且易于定位。由于照明光区域66移动的方向与光遂23的出口端面的短边方向相同，照明光区域66沿着DMD 70上的图像形成区域67的短边移动，从而能够易于定位。此时，使照明光区域66到达理想的位置。在确认照明光区域66已经到达理想的位置之后，拧紧第二透镜固定螺钉55以将第二透镜保持器52紧固到透镜基座30上。
根据上述方法，照明光区域66被精确地定位成与作为图像形成设备的DMD 70上的图像形成区域67对准。因为通过如上所述移动第一透镜41和第二透镜51，能够精确地使照明光区域66与图像形成区域67对准，所以照明光区域66的调整效率高，并且实现了高生产效率。光学单元2提供了高的光利用率，并且包括该光学单元2的投影显示装置1能够被高效率地调整。
移动第一透镜和第二透镜的方法不限于上述结构和方式。第一光学元件(第一透镜)移动单元可具有如下移动机构，用于在其第一主平面上在平行于包括光遂的第一表面的平面方向上移动第一光学元件，并且第二光学元件(第二透镜)移动单元可具有如下移动机构，用于在其第二主平面上在平行于包括光遂的第二表面的平面方向上移动第二光学元件。
虽然以具体形式说明了本实用新型的优选实施例，但该说明仅仅是为了示范的目的，本领域技术人员应当明白，可以在不脱离权利要求的精神或范围的情况下进行改变和变形。
权利要求1.一种在投影显示装置中使用的光学单元，包括光源单元、长方形光学元件、第一光学元件、第二光学元件、用于移动第一光学元件的第一光学元件移动单元、用于移动第二光学元件的第二光学元件移动单元、以及图像形成设备，其中所述长方形光学元件具有设置在进口面和出口面之间的第一表面和与所述第一表面相邻设置的第二表面；从所述长方形光学元件发出的光束施加到所述第一光学元件；从所述第一光学元件发出的光束施加到所述第二光学元件；所述第一光学元件移动单元具有如下移动机构，用于在垂直于所述第一光学元件的光轴的所述第一光学元件的第一主平面上、在平行于包括所述长方形光学元件的所述第一表面的平面与所述第一主平面之间的交叉线的方向上，移动所述第一光学元件；以及所述第二光学元件移动单元具有如下移动机构，用于在垂直于所述第二光学元件的光轴的所述第二光学元件的第二主平面上、在平行于包括所述长方形光学元件的所述第二表面的平面与所述第二主平面之间的交叉线的方向上，移动所述第二光学元件。
2.根据权利要求1所述的光学单元，进一步包括公共结构，其中所述第一光学元件移动单元和所述第二光学元件移动单元安装在所述公共结构上。
3.根据权利要求1所述的光学单元，其中所述第一光学元件移动单元的所述移动机构具有保持所述第一光学元件的第一光学元件保持部件和第一移动部件；所述第一光学元件保持部件具有可在第一光学元件移动表面上滑动的滑动表面，该第一光学元件移动表面与在包括所述长方形光学元件的所述第一表面的平面和所述第一光学元件的所述第一主平面之间的所述交叉线基本平行地延伸并垂直于所述第一主平面；所述第一移动部件在所述第一光学元件移动表面上、在平行于所述第一主平面的方向上，移动所述第一光学元件保持部件的所述滑动表面；所述第二光学元件移动单元的所述移动机构具有保持所述第二光学元件的第二光学元件保持部件和第二移动部件；所述第二光学元件保持部件具有可在第二光学元件移动表面上滑动的滑动表面，该第二光学元件移动表面与在包括所述长方形光学元件的所述第二表面的平面和所述第二光学元件的所述第二主平面之间的所述交叉线基本平行地延伸并垂直于所述第二主平面；并且所述第二移动部件在所述第二光学元件移动表面上、在平行于所述第二主平面的方向上，移动所述第二光学元件保持部件的所述滑动表面；所述光学单元进一步包括公共结构，其中所述第一光学元件移动单元和所述第二光学元件移动单元安装在所述公共结构上，所述第一光学元件移动表面和所述第二光学元件移动表面设置在所述公共结构上。
4.根据权利要求3所述的光学单元，其中所述第一移动部件包括两个导销，安装在所述第一光学元件保持部件上并分别插入到所述公共结构的底表面中限定的两个导孔中，所述导孔用于在平行于所述第一主平面的方向上引导所述导销；固定螺钉，安装在所述第一光学元件保持部件的所述滑动表面上，用于将所述滑动表面固定到所述公共结构上的所述第一光学元件移动表面；以及调整螺钉，安装在所述第一光学元件保持部件上，并且具有与所述公共结构的上表面保持接触的末端，用于调整所述第一光学元件保持部件和所述公共结构之间的位置关系；并且其中所述第二移动部件包括两个导销，安装在所述第二光学元件保持部件上并分别插入到所述公共结构的底表面中限定的两个导孔中，所述导孔用于在平行于所述第二主平面的方向上引导所述导销；固定螺钉，安装在所述第二光学元件保持部件的所述滑动表面上，用于将所述滑动表面固定到所述公共结构上的所述第二光学元件移动表面；以及调整手柄，安装在所述第二光学元件保持部件上，用于在所述公共结构上的所述第二光学元件移动表面上滑动地移动所述第二光学元件保持部件的所述滑动表面。
5.根据权利要求1所述的光学单元，其中所述第一光学元件和所述第二光学元件具有偏离所述长方形光学元件的光轴的各光轴。
6.根据权利要求1所述的光学单元，其中所述长方形光学元件包括光遂。
7.根据权利要求1所述的光学单元，其中所述图像形成设备包括数字微镜设备。
8.一种投影显示装置，包括权利要求1所述的光学单元。
专利摘要一种光学单元，具有保持第一透镜的第一透镜保持器和保持第二透镜的第二透镜保持器，第一透镜保持器和第二透镜保持器安装在公共的透镜基座上。第一透镜保持器在光遂的出口端面的一边的方向上可移动，第二透镜保持器在光遂的出口端面的与所述一边相邻的另一边的方向上可移动。第一透镜保持器和第二透镜保持器独立移动，以使在作为图像形成设备的DMD上的照明光区域与DMD上的图像形成区域对准。因而，照明光区域可在DMD上的图像形成区域中精确定位。该光学单元具有高的光利用率，并易于操作照明光区域的位置调整。该光学单元包括在投影显示装置中。
文档编号G02B27/18GK2932434SQ200620116458
公开日2007年8月8日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年6月6日
发明者福永博昭 申请人:日本电气视象技术株式会社