专利名称：投影型影像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影型影像显示装置，其将形成于影像显示元件的影像从斜方向 投影到投影面即屏幕或白板并放大显示。
背景技术：
在将形成于液晶面板等影像显示元件的影像在投影面即屏幕或白板等放大显示 的投影型影像显示装置中，在投影面得到充分大的放大图像这一点自不必说，还要求发送 器的影子不能映出在投影面上以及不能使放大影像光直接进入发送器的镜头。因此，正在 将缩短了影像显示装置和投影面的距离的影像显示装置产品化。该投射光学系统构成为相 对于投影面从斜方向入射放大影像光。此外，熟知的还有在影像显示装置和投影面之间设 置光路折回用的反射镜并通过设为背面投影型而将外观上的投影距离缩短的图像显示装 置。
例如，在专利文献1中所记载的投影仪(投影型影像显示装置)中，设有反射来自 装置主体的投影镜头的投射光的反射镜、用于使反射镜可旋转的反射镜机构部。该反射镜 机构部将投影仪主体固定于固定部，以使来自相对于反射镜的投影仪主体的投射光的投影 角度成为规定的角度。此外，正面投影(直接向屏幕投影)时，设为在所述反射镜机构部收 纳投影仪主体的构成。
专利文献(日本)特开2006-259252号公报
如上述专利文献1中记载的使用反射镜的投影型影像显示装置中存在如下的问 题。在投影型影像显示装置中设有旋转反射镜的反射镜机构部的情况下，反射镜机构部 (旋转轴)大多收纳于来自投影镜头的投射光区域的外侧的位置，具体而言收纳于装置壳 体的下部。反射镜机构部通过臂支承反射镜，并按照影像投影时使反射镜在投影镜头的前 方成为规定的投影角度的方式进行设置。另一方面，在反射镜收纳时，为了使反射镜不与壳 体及投影镜头干涉，必须使臂的长度至少为壳体的高度以上。这样，由于臂的长度中存在下 限值，因此，从投影镜头到反射镜的距离及反射镜的尺寸也存在下限，投影型影像显示装置 的小型化、轻量化很困难。另外，存在如下所述问题，即，由于不能缩小反射镜的尺寸，因此， 不能降低反射镜驱动所需要的驱动转矩。发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于能够在反射镜机构部中缩短臂的长 度并通过使反射镜小型化而实现投影型影像显示装置的小型化、轻量化。
本发明提供一种投影型影像显示装置，其将形成于影像显示元件的影像从斜方向 投影到投影面并放大显示，其特征在于，具备对来自上述影像显示元件的影像光束进行放 大出射的由多个透镜群构成的投影镜头；反射从该投影镜头出射的影像光束将其向投影面 投影的反射镜；和进行旋转驱动以使该反射镜的反射方向成为规定的方向的旋转机构，在 上述投影镜头中的出射侧透镜具有将影像光束所不通过的区域切去而产生的空间(以下称为切削区域)，将上述旋转机构配置于该切削区域。
另外，具备支支承上述反射镜的反射镜支承板；和将该反射镜支承板连结于上 述旋转机构的旋转轴的臂，其中，将上述旋转轴配置于上述投影镜头的切削区域。
在此，投影镜头的切削区域包含切去上述出射侧透镜的下半部分而产生的空间， 该出射侧透镜成为与影像显示面有效区域的纵横比大致相等的长方形或与影像光束所通 过的区域一致的梯形形状。
根据本发明，通过缩短反射镜的臂的长度并使反射镜小型化，能够使投影型影像 显示装置小型化。轻量化。
图IA是表示本发明的投影型影像显示装置的一实施例的外观立体图，是表示打 开了反射镜的状态的图IB是表示本发明的投影型影像显示装置的一实施例的外观立体图，是表示关 闭了反射镜的状态的图2A是表示本实施例的投影型影像显示装置的内部构成的主要部分剖面图，是 表示打开反射镜的状态的图2B是表示本实施例的投影型影像显示装置的内部构成的主要部分剖面图，是 表示关闭反射镜的状态的图3是表示本实施例投射光学系统的一构成例的剖面图，是表示透镜构成和光线 追踪结果的图4是表示本发明的投影型影像显示装置的其他的实施例(直投型模式)的主要 部分剖面图。
符号说明
1、投影型影像显示装置
2、壳体
3、反射镜支承板
4、臂
5、旋转机构
6、旋转轴
7、开口部
10、切削区域
11、液晶面板
12、正交棱镜
13、投影镜头
14、反射镜
1 15b、16a 16b、21、22a 22b、影像光束
20、光轴
131、132、出射透镜
Ll L16、透镜群具体实施方式
图IA和图IB是表示本发明的投影型影像显示装置的一实施例的外观立体图，图 IA表示打开了反射镜的状态，图IB表示关闭了反射镜的状态。
投影型影像显示装置1是通过光路折回用的平面反射镜反射形成于反射型或透 过型的液晶面板等影像显示元件的影像并从斜方向在投影面即屏幕或白板上放大显示的 装置。影像显示装置也可以是排列多个微小反射镜的构造的元件(Digital Micromirror Device、美国德州仪器公司的商标)。在壳体2收纳有投射光学系统、照明光学系统、电路部 件等主主要部分件。在壳体2的上侧具备支承光路折回用的反射镜的反射镜支承板3。反 射镜支承板3通过臂4与壳体2连结，通过旋转机构5相对于壳体2可开闭。
图2A和图2B是表示本实施例的投影型影像显示装置的内部构成的主要部分剖面 图，图2A表示打开反射镜的状态，图2B表示关闭反射镜的状态。这些图中省略壳体2。
投射光学系统由未图示的光源、影像显示面即液晶面板11、正交棱镜12、多个透 镜群构成的投影镜头13、反射镜14等构成。将投影镜头13中出射侧的透镜称为出射透镜 131。从出射透镜131出射的影像光束1 1 通过反射镜14反射而成为影像光束16a 16b，并在斜方向在向未图示的投影面(屏幕)上放大显示。反射镜14通过反射镜支承板 3支承。旋转机构5以旋转轴6为中心，通过电动机和齿轮列旋转驱动臂4(反射镜14)，并 按照影像光束16a 16b的投影方向为规定的方向的方式进行调整。
在此，投影镜头13的配置和形状通过设为相对于光轴为轴非对称来修正由于倾 斜投影而产生的失真。另外，关于出射侧的两个透镜131、132，设为切去出射的影像光束 1 1 没有通过的区域(附图中为透镜的下半部分)的形状。将该切去而产生的空间 称为“切削区域10”。
使用这样的反射镜14的投影方式中，能够通过反射镜14使影像光折回并从斜方 向投影到投影面，因此，能够大幅降低从装置到投影面的外观投影距离。另外，通过旋转机 构15进行的反射镜14的角度调整，可任意变动投影面上的影像的显示位置。在此，反射镜 14的尺寸(有助于投影的有效面积)是配合从出射透镜131出射的影像光束1 1 的 扩展而决定的。即，从出射透镜131到反射镜14的距离Dl越大，反射镜14的尺寸就必须 越大，而导致装置大型化。
本实施例的装置中，设为为了缩小反射镜14的尺寸而缩短从出射透镜131到反射 镜的距离Dl的结构。为了缩短两者间的距离Dl只要缩短臂4的长度D2(从旋转轴6到反 射镜支承板3的下端的距离)即可，但是，如图2B所示，在关闭反射镜14的状态下，有可能 反射镜14与透镜群13 (或者收纳这些的壳体2的上表面)相互干涉。因此，臂4的长度D2 必须确保越过透镜群13的尺寸H。因此，在本实施例中，着眼于上述出射透镜131、132的 切削区域10，通过将旋转机构5及旋转轴6配置于该切削区域10，即使是长度D2短的臂4 也能够越过透镜群13。而且，使臂4的长度与从旋转轴6到壳体2的上表面的距离大致相 等。由此，从输出透镜131到反射镜的距离Dl缩短，能够大幅减小反射镜14的尺寸(有效 面积)。
说明具体的改善效果，与将旋转轴6配置于投影镜头13的前侧的现有例相比，壳 体尺寸在进深方向缩短约40mm(现有例343mm —本实施例303mm)。或者，与将旋转轴6配置于投影镜头13的下侧或上侧的现有例相比，壳体尺寸在高度方向缩短约35mm(现有例 153mm —本实施例 118mm)。
图3是表示本实施例投射光学系统的一构成例的剖面图，是表示透镜构成和光线 追踪结果的图。
投射光学系统由液晶面板11、正交棱镜12、及投影镜头13构成。投影镜头13由 16个透镜群Ll L16构成，其中，4个透镜L3、Ll 1、L15、L16为塑料制的非球面透镜。另 外，透镜L15、L16相当于图2A的透镜132、131。为了实现倾斜投影，通过这些多个透镜13 而共有的光轴20比从液晶面板11和正交棱镜12出射的投射光束21的中心轴更偏向上方 配置。另外，最终级的出射透镜L16修正伴随由倾斜投影而产生的梯形失真或超广角化的 象差。
如图3的光线追踪所示，从正交棱镜12出射的影像光束21慢慢地向上方改变方 向，在出射侧的透镜L15(132)、L16(131)中，出射的影像光束2 22b几乎都从比所述光 轴20更靠上侧通过。即，在出射透镜L15、L16中，影像光束通过的透镜的有效区域为光轴 20的上侧的区域，影像光束没有通过的光轴20的下侧的区域可称为对成像性能无助的无 效部分。因此，设为将该无效部分切去的透镜形状。由此，在出射透镜L15、L16的下部产生 的空间(切削区域10)配置上述的旋转机构5及旋转轴6。此外，出射透镜L15、L16的形 状通过设为与影像显示面有效面积的纵横比(高宽比)大致相等的长方形或者与影像光通 过的区域相对应的梯形形状，还具有遮蔽使成像性能降低的无用光的效果。
本实施例的透镜构为一个例子，并不限定透镜的个数和形状。另外，关于投影镜 头中出射的最终级的两个透镜L15、L16，制成了切去透镜的下半部分的形状，但并不限定于 此。例如，由于在面前的透镜L14、L13…中也存在影像光束不通过的区域，因此，也可以将 这些无效部分切去。由此，切削区域10进一步扩大，因此，能够容易地收纳旋转机构5及旋 转轴6。能够使投影型影像显示装置小型化。
如上，根据本实施例，通过在切去出射透镜的无效部分而产生的切削区域配置旋 转机构和旋转轴，能够缩短臂的长度而使反射镜的尺寸小型化。其结果，能够实现投影型影 像显示装置的小型化、轻量化。另外，在通过电动使反射镜驱动的情况下，通过减小臂的长 度和旋转部的重量，能够降低旋转所需要的驱动转矩，能够更廉价地实现旋转机构。
图4是表示本发明的投影型影像显示装置的其他的实施例的主要部分剖面图。本 实施例如图IB及图2B所示，在将反射镜14(反射镜支承板3)收纳于壳体2的状态下，即 不使用反射镜14，而能够将影像直接投影至投影面(屏幕)(直投型模式)。因此，在位于 出射透镜131的前方的臂4的局部设有开口部7，从出射侧131出射的影像光束1 1 经由开口部7，不受臂4的遮蔽而直接直线前进。投影光学系统的透镜构成与图2B相同。
根据该结构，通过同时使用利用了所述图2A所示的反射镜的反射型模式，能够适 当地切换两个模式(反射型、直投型的两路Oway)模式)，能够提高投影型影像显示装置的 便利性。
权利要求
1.一种投影型影像显示装置，将形成在影像显示元件上的影像从斜方向投影并放大显 示在投影面上，其特征在于，具备对来自所述影像显示元件的影像光束进行放大出射的由多个透镜群构成的投影镜头；反射从该投影镜头出射的影像光束将其向投影面投影的反射镜；和 进行旋转驱动以使该反射镜的反射方向成为规定的方向的旋转机构， 在所述投影镜头中的出射侧透镜具有切削区域，该切削区域是将影像光束所不通过的 区域切去而产生的空间，将所述旋转机构配置于该切削区域。
2.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于， 具备支承所述反射镜的反射镜支承板；和将该反射镜支承板连结于所述旋转机构的旋转轴的臂，其中，将所述旋转轴配置于所述投影镜头的切削区域。
3.如权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于，所述旋转机构旋转驱动所述反射镜并能够收纳于该装置的壳体的上表面， 所述臂的长度与从所述旋转轴到所述壳体的上表面的距离大致相等。
4.如权利要求3所述的投影型影像显示装置，其特征在于， 在所述臂设置使影像光束通过的开口部，在将所述反射镜收纳于所述壳体的上表面的状态下，经由设于所述臂的开口部将从所 述投射透镜出射的影像光束直接向所述投影面投射。
5.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于，所述投影镜头的切削区域包含切去所述出射侧透镜的下半部分而产生的空间， 该出射侧透镜成为与影像显示面有效区域的纵横比大致相等的长方形或与影像光束 所通过的区域一致的梯形形状。
6.如权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于，所述投影镜头的切削区域包含切去所述出射侧透镜的下半部分而产生的空间， 该出射侧透镜成为与影像显示面有效区域的纵横比大致相等的长方形或与影像光束 所通过的区域一致的梯形形状。
7.如权利要求3所述的投影型影像显示装置，其特征在于，所述投影镜头的切削区域包含切去所述出射侧透镜的下半部分而产生的空间， 该出射侧透镜成为与影像显示面有效区域的纵横比大致相等的长方形或与影像光束 所通过的区域一致的梯形形状。
8.如权利要求4所述的投影型影像显示装置，其特征在于，所述投影镜头的切削区域包含切去所述出射侧透镜的下半部分而产生的空间， 该出射侧透镜成为与影像显示面有效区域的纵横比大致相等的长方形或与影像光束 所通过的区域一致的梯形形状。
全文摘要
本发明提供一种投影型影像显示装置，其在反射镜机构部缩短臂的长度并通过使反射镜小型化而实现投影型影像显示装置的小型化、轻量化。该投影型影像显示装置(1)具备对来自液晶面板(11)的影像光束进行放大出射的由多个透镜群组成的投影镜头(13)；反射从投影镜头(13)出射的影像光束将其向投影面投影的反射镜(14)；进行旋转驱动以使反射镜的反射方向成为规定的方向的旋转机构(5)。在投影镜头(13)中的出射侧透镜(131)具有将影像光束所不通过的区域切去而产生的空间(称为切削区域(10))，并将旋转机构(5)配置于该切削区域。
文档编号G02B27/18GK102033403SQ201010198559
公开日2011年4月27日 申请日期2010年6月7日 优先权日2009年9月28日
发明者小仓直之, 小野长平, 平田浩二, 福井雅千, 藏知惠, 谷津雅彦 申请人:日立民用电子株式会社