投射型影像显示装置的制作方法

专利名称：投射型影像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备固体光源、将从固体光源射出的光调制的光调制元件、和将从光 调制元件射出的光投射到投射面上的投射光学系统的投射型影像显示装置。
背景技术：
以往，已知有具有将从照明光学系统射出的光投射到投射面上的投射光学系统的 投射型影像显示装置。照明光学系统例如包括LED (LightEmitting Diode)等固体光源、将 从固体光源射出的光调制的光调制元件。这里，作为投射型影像显示装置，也有以照明光学系统的光轴相对于投射光学系 统的光轴垂直的方式配置照明光学系统及投射光学系统的装置(例如专利文献1)。在收容照明光学系统及投射光学系统的壳体中，存在将投射光学系统配置在中央 的需求。此外，还希望壳体的小型化。在通常的投射型影像显示装置中，由于照明光学系统的光轴相对于投射光学系统 的光轴垂直，所以不能实现收容照明光学系统及投射光学系统的壳体的小型化。专利文献1 日本特开2004-45718号公报

发明内容
第一技术方案所涉及的投射型影像显示装置具有收容照明光学系统及投射光学 系统(投射光学系统110)的壳体(壳体200)。所述壳体具有以与所述投射光学系统的光 轴垂直的垂直截面中的所述投射光学系统的外接圆为底的假想圆柱状的配置空间(配置 空间300)。所述配置空间具有大致圆锥状的第一配置空间(第一配置空间310)、和除所述 第一配置空间以外的第二配置空间(第二配置空间320)。所述投射光学系统设在所述第一 配置空间。包含在所述照明光学系统中的光学元件中的、特定的光学元件设在所述第二配 置空间。以第一技术方案为基础，所述特定的光学元件是光均勻化元件(柱状积分器20)。 所述光均勻化元件的光轴与所述投射光学系统的光轴平行。以第一技术方案为基础，所述特定的光学元件是光均勻化元件(柱状积分器20)。 所述光均勻化元件的光轴具有与所述投射光学系统的光轴扭转的位置关系。以第一技术方案为基础，所述投射光学系统具备第一透镜组(第一透镜组111)、 具有比所述第一透镜组的直径大的直径的第二透镜组(第二透镜组11 、和将从所述第二 透镜组射出的光向投射面侧反射的反射镜(反射镜113)。包含在所述照明光学系统中的光 源(光源10)设在所述第二透镜组与所述反射镜之间。 以第一技术方案为基础，包含在所述照明光学系统中的光源设在设于所述投射光 学系统中的透镜组的侧方。 第二技术方案所涉及的投射型影像显示装置具有收容照明光学系统(照明光学 系统1120)及投射光学系统(投射光学系统1110)的壳体(壳体1200)。所述照明光学系统具有光源(光源1010)、将从所述光源射出的光反射的反射镜(折回反射镜1051)、和将 由所述反射镜反射出的光调制的光调制元件(DMD1070)。所述反射镜配置在与所述投射光 学系统的光轴大致垂直的水平方向上与所述投射光学系统并列配置。在与所述投射光学系 统的光轴大致垂直的水平方向上，所述光源的最外端与所述投射光学系统的光轴的距离大 致等于所述反射镜的最外端与所述投射光学系统的光轴的距离。以第二技术方案为基础，所述投射光学系统具有将从所述照明光学系统射出的光 向投射区域侧反射的反射镜。以第二技术方案为基础，所述反射镜是平面反射镜及凹面反射镜。所述光调制元 件配置在相对于所述投射光学系统的光轴向所述投射区域的相反侧移位的位置上。以第二技术方案为基础，所述反射镜是凸面反射镜。所述光调制元件配置在相对 于所述投射光学系统的光轴向所述投射区域的相反侧移位的位置上。以第二技术方案为基础，所述反射镜是凹面反射镜。所述光调制元件配置在相对 于所述投射光学系统的光轴向所述投射区域的相同侧移位的位置上。


图1是表示第一实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的图。图2是表示第一实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的图。图3是用来说明第一实施方式所涉及的配置空间的图。图4是表示第一实施方式所涉及的光学元件的第一配置例的图。图5是表示第一实施方式所涉及的光学元件的第一配置例的图。图6是表示第一实施方式所涉及的光学元件的第二配置例的图。图7是表示第一实施方式所涉及的光学元件的第二配置例的图。图8是表示第一实施方式所涉及的光学元件的第三配置例的图。图9是表示第一实施方式所涉及的光学元件的第三配置例的图。图10是表示变更例1所涉及的照明光学系统510的结构例的图。图11是表示变更例1所涉及的光学元件的第一配置例的图。图12是表示变更例1所涉及的热管530的图。图13是表示变更例1所涉及的光学元件的第二配置例的图。图14是表示变更例1所涉及的光学元件的第三配置例的图。图15是表示变更例2所涉及的照明光学系统510的结构例的图。图16是表示变更例2所涉及的照明光学系统510的结构例的图。图17是表示变更例2所涉及的光学元件的第一配置例的图。图18是表示变更例2所涉及的光学元件的第二配置例的图。图19是表示变更例2所涉及的光学元件的第三配置例的图。图20是表示变更例3所涉及的照明光学系统510的结构例的图。图21是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的简要结构的图。图22是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的简要结构的图。图23是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的简要结构的图。图M是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。
图25是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。图沈是表示变更例1所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。图27是表示变更例2所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。图观是表示变更例3所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。
具体实施例方式以下，参照附图对有关本发明的实施方式的投射型影像显示装置进行说明。另外， 在以下的附图的记载中，对于相同或类似的部分标注相同或类似的标号。但是，附图是示意性的，应注意各尺寸的比率等与现实的结构不同。因而，应当参 照以下的说明判断具体的尺寸等。此外，当然也包括在附图相互间相互的尺寸的关系或比 率不同的部分。[第一实施方式的概要]第一实施方式所涉及的投射型影像显示装置具有收容照明光学系统及投射光学 系统的壳体。壳体具有以与投射光学系统的光轴垂直的垂直截面中的投射光学系统的外接 圆为底的假想圆柱状的配置空间。配置空间具有大致圆锥状的第一配置空间、和除第一配 置空间以外的第二配置空间。投射光学系统设在第一配置空间。包含在照明光学系统中的 光学元件中的、特定的光学元件设在第二配置空间。根据第一实施方式，投射光学系统设在大致圆锥状的第一配置空间中，在通过投 射光学系统的配置而在壳体内产生的无用空间(第二配置空间)中配置特定的光学元件。 即，由于无用空间被有效地利用，所以能够省空间地配置照明光学系统及投射光学系统。此 外，在壳体的宽度方向上，能够将照明光学系统及投射光学系统配置在大致中央。另外，特定的光学元件例如是柱状积分器或蝇眼透镜单元等光均勻化元件、中继 透镜、反射镜等。在第一实施方式中，包含在照明光学系统中的特定的光学元件设在配置空间中除 配置投射光学系统的第一配置空间以外的第二配置空间中。即，通过将特定的光学元件配 置到因投射光学系统的配置而产生的无用空间(第二配置空间)中，能够有效地利用无用 空间。[第一实施方式](投射型影像显示装置的结构)以下，参照附图对第一实施方式所涉及的投射型影像显示装置的结构进行说明。 图1是表示第一实施方式所涉及的投射型影像显示装置100(地面投射)的图。图2是表 示第一实施方式所涉及的投射型影像显示装置100(壁面投射)的图。如图1及图2所示，投射型影像显示装置100具有壳体200，将影像投射到投射面 (未图示)上。投射面既可以如图1所示那样设在地面上，也可以如图2所示那样设在壁面 上。具体而言，投射型影像显示装置100具有光源10、柱状积分器20、透镜组30、反射 镜40、反射镜50、DMD60、和投射光学系统110。这些光学元件收容在壳体200内。光源10将多个颜色的颜色成分光单独射出。例如，光源10由光源10R、光源IOG 及光源IOB构成。
光源IOR是射出红色成分光R的光源，例如是红色LED (Light EmittingDiode)或 红色LD (Laser Diode)。光源IOG是射出绿色成分光G的光源，例如是绿色LED或绿色LD。 光源IOB是射出蓝色成分光B的光源，例如是蓝色LED或蓝色LD。柱状积分器20具有光入射面、光射出面、和遍及从光入射面的外周到光射出面的 外周设置的光反射侧面。柱状积分器20使从光源10射出的颜色成分光均勻化。详细地讲， 柱状积分器20通过光反射侧面将颜色成分光反射，由此使颜色光成分均勻化。另外，柱状 积分器20既可以是由玻璃等构成的实心柱，也可以是用镜面构成内表面的中空柱。透镜组30是抑制从光源10射出的颜色成分光的扩散、并且将颜色成分光大致成 像到DMD60上的中继透镜。透镜组30例如由多个透镜(透镜31、透镜32及透镜3 构成。反射镜40将从透镜组30射出的颜色成分光向反射镜50侧反射。具体而言，反射 镜40将颜色成分光向相对于投射光学系统110的光轴C垂直的垂直方向反射。反射镜50 将由反射镜40反射的颜色成分光向DMD60侧反射。DMD60由多个微小反射镜构成，多个微小反射镜是可动式。各微小反射镜基本上相 当于1个像素。DMD60通过变更各微小反射镜的角度，切换是否将颜色成分光反射以将颜色 成分光作为有效光向投射光学系统110侧导引。另外，应注意DMD60的中心从投射光学系统110的光轴C移位了。具体而言，DMD60 的中心比投射光学系统110的光轴C向投射面侧移位。这里，应注意的是，光源10、柱状积分器20、透镜组30、反射镜40及反射镜50构成 照明光学系统。投射光学系统110将由DMD60反射出的颜色成分光(影像光)投射到投射面上。 具体而言，投射光学系统110具有第一投射透镜组111、第二投射透镜组112、和反射镜113。第一投射透镜组111将由DMD60反射出的颜色成分光(影像光)向第二投射透镜 组112侧射出。这里，第一投射透镜组111具有以投射光学系统110的光轴C为中心的大 致圆形形状。第二投射透镜组112将从第一投射透镜组111射出的颜色成分光(影像光)向反 射镜113侧射出。这里，第二投射透镜组112具有由以投射光学系统110的光轴C为中心 的大致圆形形状的一部分构成的形状(例如下半部的半圆形状)。另外，应注意的是第二投 射透镜组112的直径比第一投射透镜组111的直径大。反射镜113将从第一投射透镜组111射出的颜色成分光(影像光)反射。反射镜 113将影像光聚光，并使影像光广角化。例如，反射镜113是在第一投射透镜组111侧具有 凹面的非球面反射镜。这里，反射镜113具有由以投射光学系统110的光轴C为中心的大 致圆形形状的一部分构成的形状(例如下半部的半圆形状)。由反射镜113聚光的影像光透过设在壳体200的倾斜面210上的透过区域211。 设在倾斜面210上的透过区域211优选地设在由反射镜113将影像光聚光的位置附近。另外，应注意投射光学系统110的光轴C方向上的壳体200的尺寸由DMD60和反 射镜113的配置(距离)规定。(配置空间)以下，参照附图对第一实施方式所涉及的配置空间进行说明。图3是用来说明第 一实施方式所涉及的配置空间300的图。
如图3所示，壳体200具有由第一配置空间310及第二配置空间320构成的配置 空间300。配置空间300具有以与投射光学系统110的光轴C垂直的垂直截面中的投射光学 系统Iio的外接圆为底的假想圆柱状。配置空间300的底以投射光学系统110的光轴C为 中心。配置空间300的底是在相对于投射光学系统110的光轴C垂直的垂直截面中，投射 光学系统110中的、伸出到最外侧的部分(例如反射镜113)的外接圆。第一配置空间310具有大致圆锥状的形状。详细地讲，第一配置空间310具有从 DMD60侧朝向反射镜113侧末端扩大的形状。在第一配置空间310中，设有投射光学系统110。投射光学系统110既可以配置 为，使投射光学系统110的整体完全包含在第一配置空间310内，也可以配置为，使投射光 学系统110的一部分从第一配置空间310超出。第二配置空间320是配置空间300中的除第一配置空间310以外的空间。第二配 置空间320的容积从反射镜113侧朝向DMD60侧变大。在第二配置空间320中，设有包含在照明光学系统中的光学元件中的、特定的光 学元件。特定的光学元件例如是柱状积分器20、透镜组30、反射镜40或反射镜50等。特 定的光学元件优选的是至少包括柱状积分器20。特定的光学元件优选地配置为，使特定的光学元件的整体包含在第二配置空间 320内。但是，特定的光学元件也可以配置为，使特定的光学元件的一部分从第二配置空间 320超出。(第一配置例)以下，参照附图对第一实施方式所涉及的第一配置例进行说明。图4及图5是表 示第一实施方式所涉及的第一配置例的图。详细地讲，图4是从上方观察投射型影像显示 装置100的内部的图，图5是从侧方观察投射型影像显示装置100的内部的图。如图4及图5所示，光源10配置在投射光学系统110的侧方。此外，光源10优选 地配置在第一投射透镜组111与反射镜113之间。光源10配置为沿着与投射光学系统110 的光轴C大致平行的方向射出颜色成分光。这样，光源10的光射出方向与投射光学系统110的光轴C大致平行，所以柱状积 分器20的光轴与投射光学系统110的光轴C大致平行。(第二配置例)以下，参照附图对第一实施方式所涉及的第二配置例进行说明。图6及图7是表 示第一实施方式所涉及的第二配置例的图。详细地讲，图6是从上方观察投射型影像显示 装置100的内部的图，图7是从侧方观察投射型影像显示装置100的内部的图。如图6及图7所示，光源10配置在投射光学系统110的侧方。此外，光源10优选 地配置在第一投射透镜组111与反射镜113之间。光源10配置为向相对于投射光学系统 110的光轴C大致垂直的方向射出颜色成分光。在第二配置例中，设有将从光源10射出的颜色成分光反射的反射镜410。反射镜 410将从光源10射出的颜色成分光向与投射光学系统110的光轴C大致平行的方向反射。这样，反射镜410的光反射方向与投射光学系统110的光轴C大致平行，所以柱状 积分器20的光轴与投射光学系统110的光轴C大致平行。
(第三配置例)以下，参照附图对第一实施方式所涉及的第三配置例进行说明。图8及图9是表 示第一实施方式所涉及的第三配置例的图。详细地讲，图8是从上方观察投射型影像显示 装置100的内部的图，图9是从侧方观察投射型影像显示装置100的内部的图。如图8及图9所示，光源10配置在投射光学系统110的侧方。此外，光源10优选 地配置在第一投射透镜组111与反射镜113之间。光源10配置为沿着相对于投射光学系 统110的光轴C倾斜的方向射出颜色成分光。这样，光源10的光射出方向相对于投射光学系统110的光轴C倾斜，所以柱状积 分器20的光轴相对于投射光学系统110的光轴C倾斜。此外，从柱状积分器20射出的颜色成分光如所述那样被反射镜40及反射镜50反 射。即，柱状积分器20的光轴具有与投射光学系统110的光轴C扭转的位置关系。(作用及效果)在第一实施方式中，在配置空间300中的、除配置投射光学系统110的第一配置空 间310以外的第二配置空间320中设置包含在照明光学系统中的特定的光学元件(例如柱 状积分器20)。即，通过将特定的光学元件配置到通过投射光学系统110的配置而产生的无 用空间(第二配置空间320)中，能够有效地利用无用空间。此外，在壳体200的宽度方向 上，能够将照明光学系统及投射光学系统110配置在大致中央。另外，在第二配置例(参照图6及图7)中，设有将从光源10射出的颜色成分光反 射的反射镜410。因而，作为从光源10射出的颜色成分光的光路长，能够确保比第一配置例 (参照图4及图5)更长的距离。此外，在第三配置例(参照图8及图9)中，光源10的光射出方向相对于投射光学 系统110的光轴C倾斜。即，柱状积分器20的光轴具有与投射光学系统110的光轴C扭转 的位置关系。因而，作为从光源10射出的颜色成分光的光路长，能够确保比第一配置例(参 照图4及图5)更长的距离。[变更例1]以下，对第一实施方式的变更例1进行说明。以下，主要说明相对于第一实施方式 的不同点。在第一实施方式中没有特别提及，而在变更例1中，对设有散热器等冷却机构的 情况进行例示。(照明光学系统的结构例)以下，参照附图对变更例1所涉及的照明光学系统的结构例进行说明。图10是表 示变更例1所涉及的照明光学系统510的结构例的图。如图10所示，照明光学系统510具有光源10R、光源10G、光源10B、二向色镜 330、二向色镜340、柱状积分器350、反射镜360、反射镜370、抬起反射镜(打6上(f笑， 一)380、和DMD390。另外，照明光学系统510既可以包括反射镜360、反射镜370、抬起反射 镜380及DMD390，也可以不包括反射镜360、反射镜370、抬起反射镜380及DMD390。此外， 照明光学系统510当然包括所需要的透镜组。二向色镜330使从光源IOG射出的绿色成分光G透过，将从光源IOB射出的蓝色 成分光B反射。二向色镜340使绿色成分光G及蓝色成分光B透过，将从光源IOR射出的红色成分光R反射。柱状积分器350与柱状积分器20同样，具有光入射面、光射出面、和遍及从光入射 面的外周到光射出面的外周设置的光反射侧面。柱状积分器350使从光源10(光源10R、光 源IOG及光源10B)射出的颜色成分光均勻化。反射镜360及反射镜370将从柱状积分器350射出的颜色成分光反射，将从柱状 积分器350射出的颜色成分光向抬起反射镜380导引。抬起反射镜380将由反射镜360及反射镜370导引的颜色成分光向DMD390侧反射。DMD390与DMD60同样，由多个微小反射镜构成，多个微小反射镜是可动式。DMD390 通过变更各微小反射镜的角度，切换是否将颜色成分光反射。(第一配置例)以下，参照附图对变更例1所涉及的第一配置例进行说明。图11是表示变更例1 所涉及的第一配置例的图。如图11所示，投射型影像显示装置100具有照明光学系统510、冷却机构520、热 管530、和投射光学系统M0。照明光学系统510如上所述，具有光源10、二向色镜330、二向色镜340及柱状积 分器350等。在图11中，在照明光学系统510中不包括反射镜360、反射镜370、抬起反射 镜 380 及 DMD390。冷却机构520具有将热源(例如光源10)冷却的功能。例如，冷却机构520是散 热器等散热部件。热管530是将热源(例如光源10)产生的热向冷却机构520传递的管。热管530 由具有高热传导率的部件(铜等)构成。具体而言，如图12所示，热管530的一端连接在 冷却机构520上。另一方面，热管530的另一端构成连接在热源(例如光源10)上的受热 部 531。投射光学系统MO与投射光学系统110同样，将由DMD390反射的颜色成分光(影 像光)投射到投射面上。例如，投射光学系统540除多个投射透镜组以外，还具有反射镜 541。反射镜541与反射镜113同样，将从照明光学系统510射出的颜色成分光(影像 光)向投射面侧反射。反射镜Ml例如是在照明光学系统510侧具有凹面的非球面反射镜。在变更例1的第一配置例中，照明光学系统510隔着投射光学系统540配置在冷 却机构520的相反侧。具体而言，照明光学系统510配置在投射光学系统540的上方，冷却 机构520配置在投射光学系统MO的下方。另外，优选的是，照明光学系统510的至少一部分配置在所述第二配置空间320 内。同样，优选的是，冷却机构520的至少一部分配置在所述第二配置空间320内。(第二配置例)以下，参照附图对变更例1所涉及的第二配置例进行说明。图13是表示变更例1 所涉及的第二配置例的图。如图13所示，投射光学系统540具有反射镜542及反射镜543代替反射镜Ml。反射镜542将从照明光学系统510射出的颜色成分光(影像光)向反射镜543侧反射。反射镜542例如是在照明光学系统510侧具有凹面的非球面反射镜。反射镜543将 由反射镜542反射出的颜色成分光(影像光)向投射面侧反射。反射镜543例如是平面反 射镜。在变更例1的第二配置例中，照明光学系统510隔着投射光学系统540配置在冷 却机构520的相反侧。具体而言，照明光学系统510配置在投射光学系统540的下方，冷却 机构520配置在投射光学系统MO的上方。另外，优选的是，照明光学系统510的至少一部分配置在所述第二配置空间320 内。同样，优选的是，冷却机构520的至少一部分配置在所述第二配置空间320内。(第三配置例)以下，参照附图对变更例1所涉及的第三配置例进行说明。图14是表示变更例1 所涉及的第三配置例的图。如图14所示，投射光学系统540具有反射镜544代替反射镜Ml。反射镜M4将从照明光学系统510射出的颜色成分光(影像光)向投射面侧反射。 反射镜544例如是在照明光学系统510侧具有凸面的非球面反射镜。在变更例1的第三配置例中，照明光学系统510隔着投射光学系统540配置在冷 却机构520的相反侧。具体而言，照明光学系统510配置在投射光学系统540的下方，冷却 机构520配置在投射光学系统MO的上方。另外，优选的是，照明光学系统510的至少一部分配置在所述第二配置空间320 内。同样，优选的是，冷却机构520的至少一部分配置在所述第二配置空间320内。[变更例2]以下，对第一实施方式的变更例2进行说明。以下，主要说明相对于第一实施方式 的不同点。在第一实施方式中，例示了作为光调制元件而使用1个DMD的情况。此外，在第一 实施方式中，例示了作为光均勻化元件而使用柱状积分器的情况。相对于此，在变更例2中，例示作为光调制元件而使用液晶面板的情况。此外，在 变更例2中，例示作为光均勻化元件而使用蝇眼透镜单元的情况。(照明光学系统的结构例)以下，参照附图对变更例2所涉及的照明光学系统的结构例进行说明。图15及图 16是表示变更例2所涉及的照明光学系统510的结构例的图。另外，图15是从上方观察照 明光学系统510的图，图16是从侧方观察照明光学系统510的图。如图15及图16所示，照明光学系统510具有多个光源10、多个蝇眼透镜单元620、 多个抬起反射镜630、和多个液晶面板640。另外，照明光学系统510既可以包括抬起反射 镜630及液晶面板640，也可以不包括抬起反射镜630及液晶面板640。此外，照明光学系 统510当然包括所需要的透镜组。多个光源10包括光源10R、光源IOG及光源10B。多个蝇眼透镜单元620包括蝇眼透镜单元620R、蝇眼透镜单元620G及蝇眼透镜单 元620B。各蝇眼透镜单元620由多个微小透镜构成，各微小透镜将从各光源10射出的颜色 成分光聚光，以对各液晶面板640的整面照射颜色成分光。由此，各蝇眼透镜单元620使从各光源10射出的颜色成分光均勻化。多个抬起反射镜630包括抬起反射镜630R、抬起反射镜630G及抬起反射镜630B。各抬起反射镜630将从各蝇眼透镜单元620射出的颜色成分光反射，将从各蝇眼 透镜单元620射出的颜色成分光向各液晶面板640导引。多个液晶面板640包括液晶面板640R、液晶面板640G及液晶面板640B。各液晶面板640将由各抬起反射镜630导引来的颜色成分光调制。另外，在液晶 面板640的光入射面侧及光射出面侧，设有使具有特定的偏振方向的光透过、将具有相对 于特定的偏振方向垂直的偏振方向的光遮挡的偏振板。另外，在图15及图16中省略了，但应注意设有将从多个液晶面板640射出的光合 成的二向色棱镜。(第一配置例)以下，参照附图对变更例2所涉及的第一配置例进行说明。图17是表示变更例2 所涉及的第一配置例的图。如图17所示，投射型影像显示装置100具有照明光学系统510、冷却机构520、热 管530、和投射光学系统M0。这里，主要说明相对于变更例1的第一配置例的差异。热管530包括热管530R、热管530G、热管530B。热管530R是将光源IOR产生的热 向冷却机构520传递的管。同样，热管530G及热管530B是将光源IOG及光源IOB产生的 热向冷却机构520传递的管。在变更例2的第一配置例中，如图17所示，照明光学系统510相对于投射光学系 统540配置在与冷却机构520相同侧。具体而言，照明光学系统510配置在投射光学系统 540的下方，冷却机构520配置在照明光学系统510的再下方。另外，优选的是，照明光学系统510的至少一部分配置在所述第二配置空间320 内。同样，优选的是，冷却机构520的至少一部分配置在所述第二配置空间320内。(第二配置例)以下，参照附图对变更例2所涉及的第二配置例进行说明。图18是表示变更例2 所涉及的第二配置例的图。这里，主要说明相对于变更例1的第二配置例的差异。在变更例2的第二配置例中，如图18所示，照明光学系统510相对于投射光学系 统540配置在与冷却机构520相同侧。具体而言，照明光学系统510配置在投射光学系统 540的上方，冷却机构520配置在照明光学系统510的再上方。另外，优选的是，照明光学系统510的至少一部分配置在所述第二配置空间320 内。同样，优选的是，冷却机构520的至少一部分配置在所述第二配置空间320内。(第三配置例)以下，参照附图对变更例2所涉及的第三配置例进行说明。图19是表示变更例2 所涉及的第三配置例的图。这里，主要说明相对于变更例1的第三配置例的差异。在变更例2的第三配置例中，如图19所示，照明光学系统510隔着投射光学系统 540配置在冷却机构520的相反侧。具体而言，照明光学系统510配置在投射光学系统540 的上方，冷却机构520配置在投射光学系统MO的下方。另外，优选的是，照明光学系统510的至少一部分配置在所述第二配置空间320 内。同样，优选的是，冷却机构520的至少一部分配置在所述第二配置空间320内。
[变更例3]以下，对第一实施方式的变更例3进行说明。以下，主要说明相对于第一实施方式 的不同点。在第一实施方式中，例示了作为光均勻化元件而使用柱状积分器的情况。相对于 此，在变更例3中，例示作为光均勻化元件而使用蝇眼透镜单元的情况。(照明光学系统的结构例)以下，参照附图对变更例3所涉及的照明光学系统的结构例进行说明。图20是表 示变更例3所涉及的照明光学系统510的结构例的图。另外，在图20中，对于与图10同样 的结构标注同样的标号。如图20所示，照明光学系统510具有交叉二向色镜(cross dichroicmirror) 720 代替二向色镜330及二向色镜340，具有蝇眼透镜单元730代替柱状积分器350。交叉二向色镜720具有使从光源IOG射出的绿色成分光G及红色成分光R透过、 将从光源IOB射出的蓝色成分光B反射的反射面、和使绿色成分光G及蓝色成分光B透过、 将从光源IOR射出的红色成分光R反射的反射面。蝇眼透镜单元730由多个微小透镜构成，各微小透镜将从各光源10射出的颜色成 分光聚光，以对DMD390的整面照射颜色成分光。由此，蝇眼透镜单元730使从各光源10射 出的颜色成分光均勻化。[第二实施方式的概要]第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置具有收容照明光学系统及投射光学 系统的壳体。照明光学系统具有光源、将从光源射出的光反射的反射镜、和将由反射镜反射 的光调制的光调制元件。反射镜在与投射光学系统的光轴大致垂直的水平方向上与投射光 学系统并列配置。在与投射光学系统的光轴大致垂直的水平方向上，光源的最外端与投射 光学系统的光轴的距离大致等于反射镜的最外端与投射光学系统的光轴的距离。在第二实施方式中，反射镜在与投射光学系统的光轴大致垂直的水平方向上与投 射光学系统并列配置。因而，在与投射光学系统的光轴大致垂直的水平方向上，能够使光源 的最外端与投射光学系统的光轴的距离大致等于反射镜的最外端与投射光学系统的光轴 的距离。换言之，在与投射光学系统的光轴大致垂直的水平方向上，能够将投射光学系统配 置在壳体的大致中央。[第二实施方式](投射型影像显示装置的简要结构)以下，参照附图对第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置的简要结构进行说 明。图21是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的简要结构的立体图。图 22是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100(壁面投射)的图。图23是表示 第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100(地面投射)的图。如图21至图23所示，投射型影像显示装置100具有壳体1200，将影像投射到投射 区域1400(未图示)中。投射区域1400既可以如图22所示那样设在壁面上，也可以如图 23所示那样设在地面上。这里，投射型影像显示装置100如图22所示，配置在第一基准面1310 (地面) 上。即，投射型影像显示装置100沿着第一基准面1310(地面)配置。在图22所示的情况中，投射型影像显示装置100将影像光投射到设在第二基准面1320(壁面)上的投射区域 1400 (例如屏幕)上。另外，在图22中，投射型影像显示装置100沿着第二基准面1320 (壁 面)配置，但也可以并不一定沿着第二基准面1320配置。或者，投射型影像显示装置100如图23所示那样配置在第二基准面1320(地面) 上。即，投射型影像显示装置100沿着第二基准面1320(地面)配置。在图23所示的情况 中，投射型影像显示装置100将影像光投射到设在第二基准面1320(地面)上的投射区域 1400上。另外，在图23中，投射型影像显示装置100沿着第一基准面1310 (壁面)配置，但 也可以并不一定沿着第一基准面1310配置。另外，第一基准面1310在从侧面(图21A所示的A方向)观察投射型影像显示装 置100的情况下是与后述的投射光学系统的光轴(光轴方向)大致平行的面。第二基准面 1320在从侧面(图21A所示的A方向)观察投射型影像显示装置100的情况下是与后述的 投射光学系统的光轴(光轴方向)大致垂直的面。如图21 图23所示，壳体1200具有第一对置壁1210、第二对置壁1220、第一侧 壁1230、第二侧壁1240、第三侧壁1250、和顶板1260。第一对置壁1210与第一基准面1310对置。例如在图22所示的情况(壁面投射) 中，第一对置壁1210构成底面板。第二对置壁1220与第二基准面1320对置。例如在图23所示的情况(地面投射) 中，第二对置壁1220构成底面板。第一侧壁1230及第二侧壁1240构成壳体1200的侧面。第三侧壁1250构成设在 与第二对置壁1220的相反侧的壳体1200的侧面。顶板1260构成设在第一对置壁1210的相反侧的壳体1200的侧面。这里，顶板 1260具有朝向投射区域1400侧下降的倾斜面1261。倾斜面1261具有使从投射型影像显 示装置100射出的光向投射区域1400侧透过(投射)的透过区域1262。(投射型影像显示装置的光学结构)以下，参照附图对第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置的光学结构进行说 明。图M及图25是表示第二实施方式所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的 图。另外，图M是从图21所示的A方向观察投射型影像显示装置100的图。图25是从图 21所示的B方向观察投射型影像显示装置100的图。另外，应注意在图M及图25中省略 了壳体1200。如图M及图25所示，投射型影像显示装置100具有光源1010(光源1010R、光源 1010G及光源1010B)、透镜组1020 (透镜1020R、透镜1020G、透镜1020B)、二向色棱镜1030、 柱状积分器1040、折回反射镜1051、透镜1061、透镜1062、DMD1070、和投射光学系统1110。 这些光学元件收容在壳体1200内。光源1010构成为将多个颜色的颜色成分光单独射出。此外，在光源1010中，附设 有将由光源1010产生的热散出的散热器1011。另外，光源1010例如由光源1010R、光源 1010G及光源1010B构成。光源1010R是射出红色成分光R的光源，例如是红色LED (LightEmitting Diode) 或红色LD (Laser Diode)。在光源1010R中，附设有由金属等那样散热性良好的部件构成的 散热器IOllR0
光源10IOG是射出绿色成分光G的光源，例如是绿色LED或绿色LD。在光源1010G 中，附设有由金属等那样散热性良好的部件构成的散热器1011G。光源10IOB是射出蓝色成分光B的光源，例如是蓝色LED或蓝色LD。在光源1010B 中，附设有由金属等那样散热性良好的部件构成的散热器1011B。在第二实施方式中，光源1010如图对所示，配置在比投射光学系统1110的光轴 中心C2靠第一对置壁1210侧(投射区域1400的相反侧)。透镜1020R是将从光源1010R射出的红色成分光R聚光的透镜。透镜1020G是将 从光源1010G射出的绿色成分光G聚光的透镜。透镜1020B是将从光源1010B射出的蓝色 成分光B聚光的透镜。另外，透镜1020R、透镜1020G及透镜1020B分别将颜色成分光聚光， 以将颜色成分光照射到后述的DMD1070的有效区域中。此外，透镜1020R、透镜1020G及透 镜1020B既可以分别由1个透镜构成，也可以由多个透镜构成。二向色棱镜1030将由透镜1020R聚光的红色成分光R、由透镜1020G聚光的绿色 成分光G、由透镜1020B聚光的蓝色成分光B合成。柱状积分器1040具有光入射面、光射出面、和遍及从光入射面的外周到光射出面 的外周设置的光反射侧面。柱状积分器1040使从二向色棱镜1030射出的颜色成分光均勻 化。详细地讲，柱状积分器1040通过利用光反射侧面将颜色成分光反射，而使颜色光成分 均勻化。另外，柱状积分器1040既可以是由玻璃等构成的实心柱，也可以是由镜面构成内 表面的中空柱。例如，在第二实施方式中，柱状积分器1040具有垂直于光的行进方向的截面朝向 从光源1010射出的光的行进方向变大的锥形状。但是，实施方式并不限定于此。柱状积分 器1040也可以具有垂直于光的行进方向的截面朝向从光源1010射出的光的行进方向变小 的倒锥形状。此外，在第二实施方式中，柱状积分器1040的与从光源1010射出的光的行进方向 垂直的截面是矩形形状。例如，柱状积分器1040的截面具有与DMD1070的有效区域相似的 形状。另外，柱状积分器1040的截面包括光入射面及光射出面。折回反射镜1051是为了将从柱状积分器1040射出的光向DMD1070导引而将光的 光路弯折的反射镜。具体而言，折回反射镜1051将从柱状积分器1040射出的光向DMD1070 侧反射。透镜1061及透镜1062是一边抑制从光源1010射出的颜色成分光的扩散、一边将 颜色成分光大致成像到DMD1070上的中继透镜。DMD1070由多个微小反射镜构成，多个微小反射镜是可动式。各微小反射镜基本上 相当于1个像素。DMD1070通过变更各微小反射镜的角度，切换是否将颜色成分光反射以将 颜色成分光作为有效光向投射光学系统1110侧导引。另外，应注意DMD1070的中心从投射光学系统1110的光轴(即设在投射光学系统 1110中的透镜中心)移位了。具体而言，如图对所示，DMD1070的中心C1比投射光学系统 1110的光轴中心C2向第一对置壁1210侧(投射区域1400的相反侧)移位。此外，DMD1070的移位量(C2-C1)根据后述的投射光学系统1110的结构而不同。此 外，DMD1070的移位方向根据光源1010的配置或投射光学系统1110的结构而不同。这里，应注意的是，光源1010、透镜组1020、二向色棱镜1030、柱状积分器1040、折回反射镜1051、透镜1061及透镜1062构成照明光学系统1120。投射光学系统1110将从DMD1070射出的颜色成分光(影像光)投射到投射区域 1400中。具体而言，投射光学系统1110具有投射透镜组1111、反射镜1112、和反射镜1113。投射透镜组1111将从DMD1070射出的颜色成分光(影像光)向反射镜1112侧射 出。投射透镜组1111包括以投射光学系统1110的光轴为中心的大致圆形形状的透镜、由 以投射光学系统1110的光轴为中心的大致圆形形状的一部分构成的形状(例如下半部的 半圆形状)的透镜等。另外，应注意包含在投射透镜组1111中的透镜的直径越向反射镜1112接近则越 大。反射镜1112将从投射透镜组1111射出的颜色成分光(影像光)反射。反射镜 1112将影像光聚光，并使影像光广角化。例如，反射镜1112是在投射透镜组1111侧具有凹 面的非球面反射镜。这里，反射镜1112具有由以投射光学系统1110的光轴C2为中心的大 致圆形形状的一部分构成的形状(例如上半部的半圆形状)。反射镜1113将由反射镜1112反射的影像光向投射区域1400侧反射。例如，反射 镜1113是平面反射镜。另外，由反射镜1112聚光的影像光在被反射镜1113反射后，透过设在壳体1200 的倾斜面1261上的透过区域1262。设在倾斜面1261上的透过区域1262优选地设在由反 射镜1112将影像光大致聚光的位置附近。此外，也可以构成为，将由投射透镜组1111聚光 的光线用反射镜1112反射。另外，应注意投射光学系统1110的光轴方向上的壳体1200的尺寸由投射区域 1400和反射镜1112的配置(距离)规定。在第二实施方式中，如图25所示，光源1010在与投射光学系统1110的光轴C2大 致垂直的水平方向(图25所示的C方向)上与投射光学系统1110并列配置。折回反射镜 1051在与投射光学系统1110的光轴C2大致垂直的水平方向(图25所示的C方向)上与 投射光学系统1110并列配置。折回反射镜1051隔着投射光学系统1110的光轴C2设在光 源1010的相反侧。在与投射光学系统1110的光轴C2大致垂直的水平方向(图25所示的C方向) 上，光源1010的最外端(S卩，图25中散热器1011G的最外端)与投射光学系统1110的光 轴C2的距离大致等于折回反射镜1051的最外端与投射光学系统1110的光轴C2的距离。通过这样的结构，投射光学系统1110在与投射光学系统1110的光轴C2大致垂直 的水平方向(图25所示的C方向)上配置在壳体1200的大致中央。(作用及效果)在第二实施方式中，折回反射镜1051在与投射光学系统1110的光轴C2大致垂直 的水平方向上与投射光学系统1110并列配置。因而，在与投射光学系统1110的光轴C2大致 垂直的水平方向上，能够使光源1010的最外端与投射光学系统1110的光轴C2的距离大致 等于折回反射镜1051的最外端与投射光学系统1110的光轴C2的距离。换言之，在与投射 光学系统1110的光轴大致垂直的水平方向上，能够将投射光学系统1110配置在壳体1200 的大致中央。此外，在如第二实施方式那样、投射型影像显示装置100与投射区域1400的距离非常近的投射型影像显示装置100中，投射光学系统1110的尺寸比以往大。在第二实施方 式中，有效利用通过投射光学系统1110在壳体1200内产生的无用空间而配置光源1010及 折回反射镜1051。因而，应注意的是，即使使DMD1070与折回反射镜1051的距离远离而配 置折回反射镜1051，也不需要为了配置折回反射镜1051而使壳体1200大型化。[变更例1]以下，参照附图对第二实施方式的变更例1进行说明。以下，主要说明与第二实施 方式的不同点。具体而言，在变更例1中，与第二实施方式相比，投射光学系统1110的结构 不同。(投射型影像显示装置的光学结构)以下，参照附图对变更例1所涉及的投射型影像显示装置的光学结构进行说明。 图沈是表示变更例1所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。另外，图沈是 从图21所示的A方向观察投射型影像显示装置100的图。此外，在图沈中，对于与图M 同样的结构标注同样的标号。如图沈所示，投射光学系统1110具有反射镜1114代替反射镜1112及反射镜 1113。反射镜1114将从投射透镜组1111射出的颜色成分光(影像光)反射。反射镜 1114不将影像光聚光而使影像光广角化。例如，反射镜1114是在投射透镜组1111侧具有 凸面的非球面反射镜。这里，反射镜1114具有由以投射光学系统1110的光轴C2为中心的 大致圆形形状的一部分构成的形状(例如上半部的圆形形状)。另外，在变更例1中，应注意DMD1070的中心从投射光学系统1110的光轴(即，设 在投射光学系统1110中的透镜中心)移位了。具体而言，如图沈所示，DMD1070的中心C1 比投射光学系统1110的光轴中心C2向第一对置壁1210侧(投射区域1400的相反侧)移 位了。(作用及效果)在变更例1中，虽然投射光学系统1110的结构与第二实施方式不同，但也能够得 到与第二实施方式同样的效果。即，即使是投射光学系统1110具有包括凸面的非球面反射 镜的情况，也能够得到与第二实施方式同样的效果。[变更例2]以下，参照附图对第二实施方式的变更例2进行说明。以下，主要说明与第二实施 方式的不同点。具体而言，在变更例2中，与第二实施方式相比，投射光学系统1110的结构 不同。(投射型影像显示装置的光学结构)以下，参照附图对变更例2所涉及的投射型影像显示装置的光学结构进行说明。 图27是表示变更例2所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。另外，图27是 从图21所示的A方向观察投射型影像显示装置100的图。此外，在图27中，对于与图M 同样的结构标注同样的标号。如图27所示，投射光学系统1110具有投射透镜1115代替反射镜1112及反射镜 1113。投射透镜1115使从投射透镜组1111射出的颜色成分光(影像光)透过。投射透镜1115不将影像光聚光而使影像光广角化。另外，在变更例2中，应注意DMD1070的中心从投射光学系统1110的光轴(即，设 在投射光学系统1110中的透镜中心)移位了。具体而言，如图27所示，DMD1070的中心C1 比投射光学系统1110的光轴中心C2向第一对置壁1210侧(投射区域1400的相反侧)移位。(作用及效果)在变更例2中，虽然投射光学系统1110的结构与第二实施方式不同，但也能够得 到与第二实施方式同样的效果。即，即使是使用前投射的投射光学系统1110的情况，也能 够得到与第二实施方式同样的效果。[变更例3]以下，参照附图对第二实施方式的变更例3进行说明。以下，主要说明与第二实施 方式的不同点。具体而言，在变更例3中，与第二实施方式相比，光源1010的配置不同。(投射型影像显示装置的光学结构)以下，参照附图对变更例3所涉及的投射型影像显示装置的光学结构进行说明。 图观是表示变更例3所涉及的投射型影像显示装置100的光学结构的图。另外，图观是 从图21所示的A方向观察投射型影像显示装置100的图。此外，在图观中，对于与图M 同样的结构标注同样的标号。在变更例3中，光源1010如图观所示，配置在比投射光学系统1110的光轴中 心C2靠顶板1260侧(投射区域1400侧)。此外，应注意DMD1070的中心从投射光学系统 1110的光轴(即，设在投射光学系统1110中的透镜中心)移位了。具体而言，如图观所 示，DMD1070的中心C1比投射光学系统1110的光轴中心C2向顶板1260侧(投射区域1400 的相反侧)移位。此外，如图观所示，投射光学系统1110具有反射镜1116代替反射镜1112及反射 镜 1113。反射镜1116将从投射透镜组1111射出的颜色成分光(影像光)反射。反射镜 1116不将影像光聚光而使影像光广角化。例如，反射镜1116是在投射透镜组1111侧具有 凸面的非球面反射镜。这里，反射镜1116具有由以投射光学系统1110的光轴中心C2为中 心的大致圆形形状的一部分构成的形状(例如上半部的圆形形状)。(作用及效果)在变更例3中，虽然投射光学系统1110的结构及光源1010的配置与第二实施方 式不同，但也能够得到与第二实施方式同样的效果。即，即使是光源1010配置在比投射光 学系统1110的光轴中心C2靠顶板1260侧(投射区域1400侧)的情况，也能够得到与第 二实施方式同样的效果。[其他实施方式]本发明通过所述实施方式进行了说明，但构成该公开的一部分的说明及附图并不 应理解为是限定本发明的。对于本领域的技术人员而言，根据该公开，各种代替实施方式、 实施例及运用技术是显而易见的。在实施方式中，作为光调制元件只不过例示了 DMD (DigitalMicromirror Device) 0光调制元件也可以是反射型的液晶面板。
在实施方式中，例示了在通过投射光学系统110的配置产生的无用空间(第二配 置空间320)中的、设在投射光学系统110的下方的空间中配置特定的光学元件的情况。但 是，实施方式并不限定于此。具体而言，也可以在通过投射光学系统110的配置产生的无用 空间(第二配置空间320)中的、设在投射光学系统110的侧方的空间中配置特定的光学元 件。或者也可以在通过投射光学系统110的配置产生的无用空间(第二配置空间320)中 的、设在投射光学系统110的上方的空间中配置特定的光学元件。在实施方式中，例示了将照明光学系统510及冷却机构520分开配置在投射光学 系统MO的上下的情况。但是，实施方式并不限定于此。例如，也可以将照明光学系统510 及冷却机构520分开配置到投射光学系统MO的左右。在这样的情况下，也优选地将照明 光学系统510的至少一部分配置到所述第二配置空间320内。同样，优选地将冷却机构520 的至少一部分配置到所述第二配置空间320内。需要说明的是，本申请主张日本专利申请第2009-272485号(2009年11月30 日提出)、日本专利申请第2010-225698号QOlO年10月5日提出)、日本专利申请第 2010-075308号(2009年3月四日提出)的优先权，这里通过参照而引用其全部内容。工业实用性根据本发明，能够提供一种能够省空间地配置照明光学系统及投射光学系统的投 射型影像显示装置。
权利要求
1.一种投射型影像显示装置，其具有收容照明光学系统及投射光学系统的壳体，所述 投射型影像显示装置的特征在于，所述壳体具有以与所述投射光学系统的光轴垂直的垂直截面中的所述投射光学系统 的外接圆为底的假想圆柱状的配置空间，所述配置空间具有大致圆锥状的第一配置空间、和除所述第一配置空间以外的第二配 置空间，所述投射光学系统设在所述第一配置空间，包含在所述照明光学系统中的光学元件中的、特定的光学元件设在所述第二配置空间。
2.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 所述特定的光学元件是光均勻化元件，所述光均勻化元件的光轴与所述投射光学系统的光轴平行。
3.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 所述特定的光学元件是光均勻化元件，所述光均勻化元件的光轴具有与所述投射光学系统的光轴扭转的位置关系。
4.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于，所述投射光学系统具备第一透镜组、具有比所述第一透镜组的直径大的直径的第二透 镜组、和将从所述第二透镜组射出的光向投射面侧反射的反射镜，包含在所述照明光学系统中的光源设在所述第二透镜组与所述反射镜之间。
5.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于，包含在所述照明光学系统中的光源设在设于所述投射光学系统中的透镜组的侧方。
6.一种投射型影像显示装置，其具有收容照明光学系统及投射光学系统的壳体，所述 投射型影像显示装置的特征在于，所述照明光学系统具有光源、将从所述光源射出的光反射出的反射镜、和将由所述反 射镜反射的光调制的光调制元件，所述反射镜在与所述投射光学系统的光轴大致垂直的水平方向上与所述投射光学系 统并列配置，在与所述投射光学系统的光轴大致垂直的水平方向上，所述光源的最外端与所述投射 光学系统的光轴的距离大致等于所述反射镜的最外端与所述投射光学系统的光轴的距离。
7.如权利要求6所述的投射型影像显示装置，其特征在于，所述投射光学系统具有将从所述照明光学系统射出的光向投射区域侧反射的反射镜。
8.如权利要求7所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 所述反射镜是平面反射镜及凹面反射镜，所述光调制元件配置在相对于所述投射光学系统的光轴向所述投射区域的相反侧移 位的位置上。
9.如权利要求7所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 所述反射镜是凸面反射镜，所述光调制元件配置在相对于所述投射光学系统的光轴向所述投射区域的相反侧移 位的位置上。
10.如权利要求7所述的投射型影像显示装置，其特征在于， 所述反射镜是凹面反射镜，所述光调制元件配置在相对于所述投射光学系统的光轴向所述投射区域的相同侧移 位的位置上。
全文摘要
本发明提供一种投射型影像显示装置。投射型影像显示装置(100)具有收容照明光学系统及投射光学系统(110)的壳体(200)。壳体(200)具有以与投射光学系统(110)的光轴垂直的垂直截面中的投射光学系统(110)的外接圆为底的假想圆柱状的配置空间(300)。配置空间(300)具有大致圆锥状的第一配置空间(310)、和除第一配置空间(310)以外的第二配置空间(320)。投射光学系统(110)设在第一配置空间(310)中。包含在照明光学系统中的特定的光学元件设在第二配置空间(320)中。
文档编号G03B21/28GK102081288SQ20101056825
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月29日 优先权日2009年11月30日
发明者前田诚, 松本慎也, 竹内梓 申请人:三洋电机株式会社