專利名稱：投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影機(jī)。
背景技術(shù)：
圖7是用于說明現(xiàn)有的投影機(jī)900的圖。
現(xiàn)有的投影機(jī)900(例如參看專利文獻(xiàn)1)，具備照明裝置902；將來自照明裝置902的光分離成3種色光并向被照明區(qū)域引導(dǎo)的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200；根據(jù)圖像信息對由色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200分離的3種色光中的每一者進(jìn)行調(diào)制的3個電光調(diào)制裝置400R、400G、400B；對由3個電光調(diào)制裝置400R、400G、400B調(diào)制的色光進(jìn)行合成的十字分色棱鏡500；以及投影由十字分色棱鏡500合成的光的投影光學(xué)系統(tǒng)600；其中，照明裝置902包括具有拋物面反射器914和配置在拋物面反射器914的焦點附近的發(fā)光管912的射出照明光束的光源裝置910、具有將來自光源裝置910的照明光束分割成多個部分光束的第1小透鏡921的第1透鏡陣列920、具有與第1小透鏡921對應(yīng)的多個小透鏡931的第2透鏡陣列930、將入射光變換成1種的線偏振光的偏振變換元件940、以及使來自偏振變換元件940的各個部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊透鏡950。
按照現(xiàn)有的投影機(jī)900，則照明裝置902，能夠利用第1透鏡陣列920、第2透鏡陣列930和重疊透鏡950的作用，將從光源裝置910射出的面內(nèi)光強(qiáng)度分布比較不均勻的光變換成面內(nèi)光強(qiáng)度分布比較均勻的光并向作為照明對象的電光調(diào)制裝置的液晶面板照射。
專利文獻(xiàn)1特開平8-304739號公報(圖11)。
然而，近些年來，為了使投影機(jī)低成本化而想使用更為小型的電光調(diào)制裝置的要求日益高漲。
但是，在現(xiàn)有的投影機(jī)900中，當(dāng)因為要使用小型的電光調(diào)制裝置所以減小照明裝置902的大小時，由于存在導(dǎo)致照明效率降低或者產(chǎn)生輝度不均勻的可能，所以無法使照明裝置902的大小很大程度地減小。此外，對于色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200來說，也同樣無法勉強(qiáng)地減小其大小。
另一方面，被照明區(qū)域的大小是在第1小透鏡921的大小乘上重疊透鏡950的焦距f2相對于第2小透鏡931的焦距f1的比(＝f2/f1(放大率))。但是，要減小第1小透鏡921的大小而不減小照明裝置902的大小是不容易的。此外，要減小重疊透鏡950的焦距f2而不減小色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)900的大小也是不容易的。進(jìn)而，由于當(dāng)增大第2小透鏡931的焦距f1時照明裝置將變得大型化，所以還是不理想的。因此，不易減小被照明區(qū)域的大小，其結(jié)果，存在不易使用小型的電光調(diào)制裝置的問題。
該問題不僅是在使用液晶面板的電光調(diào)制裝置中產(chǎn)生的問題，也是在其它電光調(diào)制裝置中同樣產(chǎn)生的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是為解決這樣的問題而提出的，其目的在于提供能夠使用小型的電光調(diào)制裝置而且具有低成本化容易的結(jié)構(gòu)的投影機(jī)。
本發(fā)明的投影機(jī)，其特征在于，具備射出大致平行的照明光束的光源裝置；具有將來自上述光源裝置的照明光束分割成多個部分光束的多個第1小透鏡的第1透鏡陣列；具有與上述多個第1小透鏡對應(yīng)的多個第2。小透鏡的第2透鏡陣列；使來自上述第2透鏡陣列的各個部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊光學(xué)系統(tǒng)；將來自上述第2透鏡陣列的光分離成多種色光并導(dǎo)向被照明區(qū)域的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)；根據(jù)圖像信息對由上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)分離的多種色光中的每一者進(jìn)行調(diào)制的多個電光調(diào)制裝置；對由上述多個電光調(diào)制裝置調(diào)制的色光進(jìn)行合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；其中，上述重疊光學(xué)系統(tǒng)，具有配置在上述第2透鏡陣列與上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)之間的第1重疊透鏡、以及配置在上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)中的具有凸透鏡的第2重疊透鏡。
因此，按照本發(fā)明的投影機(jī)，由于通過在色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)中配置具有凸透鏡的第2重疊透鏡，能夠在確保色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的光路長度的同時減小重疊光學(xué)系統(tǒng)的焦距，所以能夠使重疊光學(xué)系統(tǒng)的焦距相對于第2小透鏡的焦距的比(即放大率)變小。其結(jié)果，由于不減小光源裝置和色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的尺寸而能夠減小對于第1小透鏡的大小的被照明區(qū)域的大小，所以能夠提供可以使用小型的電光調(diào)制裝置而且低成本化容易的投影機(jī)。
此外，按照本發(fā)明的投影機(jī)，由于如上所述能夠減小重疊光學(xué)系統(tǒng)的焦距，所以不用說使用與現(xiàn)有的同等大小的電光調(diào)制裝置的情況，即使在使用比現(xiàn)有的小型的電光調(diào)制裝置的情況下，也能夠縮短第1透鏡陣列與第2透鏡陣列之間的距離，從而能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化。
在本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，具有將來自上述第2透鏡陣列的光分離成第1色光和第2色光以及第3色光的第1分色鏡、以及將來自上述第1分色鏡的第2色光和第3色光分離成第2色光和第3色光的第2分色鏡；作為上述多個電光調(diào)制裝置，具備分別調(diào)制上述第1～第3色光的第1～第3電光調(diào)制裝置，作為上述第2重疊透鏡，具有配置在上述第1分色鏡與上述第2分色鏡之間的第1凸透鏡、以及配置在上述第1分色鏡與上述第1電光調(diào)制裝置之間的第2凸透鏡。
由于通過這樣地構(gòu)成能夠在空間比較富余的部位配置第1凸透鏡和第2凸透鏡，所以不會使色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)很大程度地大型化。因此，能夠有效地縮短重疊光學(xué)系統(tǒng)的焦距，從而能夠使上述的放大率變小。
在本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地上述第1凸透鏡和上述第2凸透鏡是具有相同的焦距的凸透鏡。
由于通過這樣地構(gòu)成使得作為第1凸透鏡和第2凸透鏡可以使用相同的凸透鏡，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的制造成本的降低。
在本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地在上述第1凸透鏡和上述第2凸透鏡之中，配置在波長相對長的色光所通過的光路上的凸透鏡的曲率半徑，比配置在波長相對短的色光所通過的光路上的凸透鏡的曲率半徑小。
通常，透鏡的折射率存在波長分散特性，波長相對長的光的折射率比波長相對短的光的折射率更小。因此，由于波長相對長的光比波長相對短的光不易折射，因此當(dāng)將第1凸透鏡和第2凸透鏡的曲率半徑設(shè)定成相同時，則波長相對長的光入射時與波長相對短的光入射時所形成的被照明區(qū)域的大小不同。
但是，由于通過上述那樣地構(gòu)成而使得波長相對長的光與波長相對短的光相比通過了曲率半徑小的凸透鏡，所以折射的難度被補(bǔ)償，從而能夠使波長相對長的光入射時與波長相對短的光入射時所形成的被照明區(qū)域的大小相同。
因此，在與各色光對應(yīng)的每一個電光調(diào)制裝置中都能夠形成相同大小的被照明區(qū)域，從而每種色光的照明狀態(tài)變?yōu)榫鶆蚨鴾p少了色不均勻，從而提高了色再現(xiàn)性。
本發(fā)明特別是在應(yīng)用于作為上述第1透鏡陣列和第2透鏡陣列使用第1透鏡陣列和第2透鏡陣列被一體成形的透鏡陣列單元的投影機(jī)的情況下具有效果。
第1透鏡陣列和第2透鏡陣列被一體成形的透鏡陣列單元，通常利用對玻璃進(jìn)行壓接成形來制造。在這種情況下，由于當(dāng)?shù)?透鏡陣列與第2透鏡陣列之間的距離長時則透鏡陣列單元的厚度就要變厚，所以存在制造時發(fā)生破碎或缺欠的可能。此外，當(dāng)透鏡陣列單元的厚度變厚時，透鏡陣列單元的重量就會增加，從而材料費用就會增加。
與此相對，按照本發(fā)明的投影機(jī)，如上所述，由于能夠減小重疊光學(xué)系統(tǒng)的焦距，所以不用說使用與現(xiàn)有的同等大小的電光調(diào)制裝置的情況，即使在使用比現(xiàn)有的更為小型的電光調(diào)制裝置的情況下，也能夠減小第2小透鏡(以及第1小透鏡)的焦距。因此，能夠縮短第1透鏡陣列與第2透鏡陣列之間的距離，從而能夠容易地制造第1透鏡陣列和第2透鏡陣列被一體成形的薄型的透鏡陣列單元。此外，由于能夠在投影機(jī)中使用薄型的透鏡陣列單元，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡陣列單元的輕量化，從而能夠削減材料費用。進(jìn)而，在配置各種光學(xué)部件時，不需要進(jìn)行第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的位置對準(zhǔn)，并且在配置了各種光學(xué)部件之后能夠抑制第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的位置精度的劣化。
本發(fā)明，特別是在應(yīng)用于作為上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣列使用在上述第1透鏡陣列與上述第2透鏡陣列之間具有用于將來自上述第1透鏡陣列的光導(dǎo)向上述第2透鏡陣列的透光部件、并且上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣列以上述透光部件介于中間而被接合的透鏡陣列單元的投影機(jī)的情況下具有效果。
為了使投影機(jī)小型化，即使對于上述那樣的透鏡陣列單元，為了使透鏡陣列單元輕量化和材料費用的削減，也有要使透光部件變薄的要求。
在這種情況下，按照本發(fā)明的投影機(jī)，如上所述，由于能夠減小重疊光學(xué)系統(tǒng)的焦距，所以不用說使用與現(xiàn)有的同等大小的電光調(diào)制裝置的情況，即使在使用比現(xiàn)有的小型的電光調(diào)制裝置的情況下，也能夠減小第2小透鏡(以及第1小透鏡)的焦距。因此，能夠縮短第1透鏡陣列與第2透鏡陣列之間的距離，從而能夠容易地制造將透光部件變薄的透鏡陣列單元。此外，由于能夠在投影機(jī)中使用薄型的透鏡陣列單元，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡單元的輕量化而能夠削減材料費用。進(jìn)而，在配置各種光學(xué)部件時，由于通過之前在將第1透鏡陣列和第2透鏡陣列位置對準(zhǔn)的基礎(chǔ)上預(yù)先與透光部件接合，使得只調(diào)整具有該第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的透鏡陣列單元與其它光學(xué)部件的位置即可，所以能夠容易地進(jìn)行包括該透鏡陣列單元的各種光學(xué)部件的位置對準(zhǔn)操作，并且在配置了各種光學(xué)部件之后還能夠抑制第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的位置精度的劣化。
在上述的本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地上述透光部件具有與上述第1透鏡陣列和第2透鏡陣列大致相等的折射率。
進(jìn)而，優(yōu)選地用于將上述第1透鏡陣列與透光部件、以及透光部件與上述第2透鏡陣列分別接合的粘接劑也具有與上述第1透鏡陣列和第2透鏡陣列大致相等的折射率。
由于通過這樣地構(gòu)成能夠進(jìn)一步抑制第1透鏡陣列和第2透鏡陣列中的每一者與透光部件的界面上的光的反射等，所以能夠進(jìn)一步地減小由不理想的反射所產(chǎn)生的光量損耗。
此外，在上述的本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地上述透光部件具有與上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣列大致相等的線膨脹系數(shù)。
由于通過這樣地構(gòu)成能夠抑制伴隨投影機(jī)使用的溫度變化而產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以能夠抑制第1透鏡陣列和第2透鏡陣列與透光部件的接合部分的損傷。
由此，在上述的本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地上述透光部件由與上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣相同的基材構(gòu)成。
在本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地上述光源裝置具有橢圓面反射器；在上述橢圓面反射器的第1焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管；以即使由上述橢圓面反射器反射的會聚光變?yōu)榇笾缕叫泄獾钠叫谢哥R。
由于通過這樣地構(gòu)成能夠從光源裝置射出比橢圓面反射器的大小更小的平行光束，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化。
在本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地在上述發(fā)光管上設(shè)置使從上述發(fā)光管向被照明區(qū)域側(cè)射出的光朝向上述橢圓面反射器反射的反射裝置。
由于通過這樣地構(gòu)成使得從發(fā)光管向被照明區(qū)域側(cè)發(fā)射的光朝向橢圓面反射器反射，所以不需要將橢圓面反射器的大小設(shè)定成將發(fā)光管的被照明區(qū)域側(cè)的端部覆蓋的那樣的大小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓面反射器的小型化，而作為結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化。
在本發(fā)明的投影機(jī)中，優(yōu)選地在上述第2透鏡陣列與上述第1重疊透鏡之間配置有將來自上述光源裝置的光調(diào)整為1種的線偏振光而射出的偏振變換元件。
通過這樣地構(gòu)成使本發(fā)明的投影機(jī)特別適合于具備調(diào)制偏振光的類型的電光調(diào)制裝置、例如使用液晶面板的電光調(diào)制裝置的投影機(jī)。


圖1是表示實施例1的投影機(jī)1000的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖2是用于說明實施例1的投影機(jī)1000的效果的圖。
圖3是表示實施例2的投影機(jī)1002的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖4是表示實施例3的投影機(jī)1004的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖5是表示實施例4的投影機(jī)1006的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖6是表示實施例5的投影機(jī)1008的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖7是用于說明現(xiàn)有的投影機(jī)900的圖。
標(biāo)號說明110、910-光源裝置，112、912-發(fā)光管，114-橢圓面反射器，116-輔助反射鏡，118-平行化透鏡，120、120a、120b、920-第1透鏡陣列，121、121a、121b、921-第1小透鏡，122、124-透鏡陣列單元，126-透光部件，128-粘接劑，130、130a、130b、930-第2透鏡陣列，131、131a、131b、931-第2小透鏡，140、940-偏振變換元件，150、150a-重疊光學(xué)系統(tǒng)，160-第1重疊透鏡，160a、950-重疊透鏡，170、170a-第2重疊透鏡，172、172a-第1凸透鏡，174、174a-第2凸透鏡，200-色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，210、220-分色鏡，230、240、250-反射鏡，260、270-中繼透鏡，280R、280G、280B-場透鏡，400R、400G、400B-電光調(diào)制裝置，500-十字分色棱鏡，600-投影光學(xué)系統(tǒng)，900、1000、1002、1004、1006、1008-投影機(jī)，902-照明裝置，914-拋物面反射器，f1-第2小透鏡的焦距，f2-重疊透鏡的焦距，f3-作為重疊光學(xué)系統(tǒng)的焦距，SCR-屏幕。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖所示的實施例對本發(fā)明的投影機(jī)進(jìn)行說明。
實施例1.
圖1是表示實施例1的投影機(jī)1000的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
另外，在以下的說明中，設(shè)相互正交的3個方向分別為z軸方向(圖1中的光源光軸110ax方向)、x軸方向(與圖1中的紙面平行且與z軸正交的方向)和y軸方向(與圖1中的紙面垂直且與z軸正交的方向)。
實施例1的投影機(jī)1000，具備射出大致平行的照明光束的光源裝置110；具有將來自光源裝置110的照明光束分割成多個部分光束的多個第1小透鏡121的第1透鏡陣列120；具有與多個第1小透鏡121對應(yīng)的多個第2小透鏡131的第2透鏡陣列130；將來自光源裝置110的照明光束調(diào)整為1種的線偏振光而射出的偏振變換元件140；具有使來自偏振變換元件140的各個部分光束在被照明區(qū)域上重疊的第1重疊透鏡160和第2重疊透鏡170的重疊光學(xué)系統(tǒng)150；將來自重疊光學(xué)系統(tǒng)150的第1重疊透鏡160的光分離成3種色光而向被照明區(qū)域引導(dǎo)的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200；根據(jù)圖像信息對由色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200分離的3種色光中的每一者進(jìn)行調(diào)制的3個電光調(diào)制裝置400R、400G、400B；作為對由電光調(diào)制裝置400R、400G、400B調(diào)制的色光進(jìn)行合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡500；以及向屏幕SCR等的投影面上投影由十字分色棱鏡500合成的光的投影光學(xué)系統(tǒng)600。
如圖1所示，光源裝置110，具有橢圓面反射器114；在橢圓面反射器114的第1焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管112；以及使由橢圓面反射器114反射的會聚光變?yōu)榇笾缕叫泄獾钠叫谢哥R118。在發(fā)光管112上設(shè)置有使從發(fā)光管112向被照明區(qū)域側(cè)射出的光朝向橢圓面反射器114反射的反射裝置的輔助反射鏡116。
第1透鏡陣列120具有從z軸方向看具有大致矩形形狀的輪廓的第1小透鏡121排列在與z軸垂直的面內(nèi)的結(jié)構(gòu)。各個第1小透鏡121將從光源裝置110射出的光束分割成多個部分光束。各個第1小透鏡121的輪廓形狀被設(shè)定為與電光調(diào)制裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域的形狀大致相似的形狀。例如，如果電光調(diào)制裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域的橫縱比(橫與縱的尺寸的比率)是4∶3，則各個小透鏡121的橫縱比也設(shè)定為4∶3。
第2透鏡陣列130具有與第1透鏡陣列120大致同樣的結(jié)構(gòu)，其具有在與z軸垂直的面內(nèi)排列了第2小透鏡131的結(jié)構(gòu)。該第2透鏡陣列130與重疊光學(xué)系統(tǒng)150一起，具有在電光調(diào)制裝置400R、400G、400B上使第1透鏡陣列120的各個第1小透鏡121的像成像的功能。
重疊光學(xué)系統(tǒng)150，具有配置在第2透鏡陣列130與色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200的第1分色鏡210之間的第1重疊透鏡160；以及配置在色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200中的具有凸透鏡的第2重疊透鏡170。第2重疊透鏡170，具有配置在第1分色鏡210與第2分色鏡220之間的第1凸透鏡172、以及配置在第1分色鏡210與第1電光調(diào)制裝置400R(反射鏡230)之間的第2凸透鏡174。
色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200，具有將從第1重疊透鏡160射出的照明光束分離成作為第1色光的紅色光、作為第2色光的綠色光以及作為第3色光的藍(lán)色光這3種色光并將各自的色光向作為照明對象的第1～第3電光調(diào)制裝置400R、400G、400B引導(dǎo)的功能。第1分色鏡210反射紅色光并且使綠色光和藍(lán)色光透過。由第1分色鏡210反射的紅色光通過了第2凸透鏡174，并再次被反射鏡230反射，從而通過了場透鏡280R來對紅色光用的第1電光調(diào)制裝置400R進(jìn)行照明。
場透鏡280R，使來自重疊光學(xué)系統(tǒng)150的多個部分光束分別照明紅色光用的電光調(diào)制裝置400R地進(jìn)行聚光。通常，各個部分光束被設(shè)定為各自成為大致平行的光束。配置在其它第2電光調(diào)制裝置400G和第3電光調(diào)制裝置400B之前的場透鏡280G、280B也與場透鏡280R同樣地構(gòu)成。
通過了第1分色鏡210的綠色光和藍(lán)色光將通過第1凸透鏡172。然后，通過了第1凸透鏡172的綠色被第2分色鏡220反射，從而通過場透鏡280G照明綠色光用的第2電光調(diào)制裝置400G。另一方面，通過了第1凸透鏡172的藍(lán)色光則透過第2分色鏡220，并通過中繼透鏡260、入射側(cè)的反射鏡240、中繼透鏡270、射出側(cè)的反射鏡250以及場透鏡280B來照明藍(lán)色光用的第3電光調(diào)制裝置400B。另外，之所以對藍(lán)色光使用中繼透鏡260、270和反射鏡240、250，是由于藍(lán)色光的光路的長度比其它色光的光路長度更長，因而要防止光的利用效率因光的發(fā)散等而降低的緣故。即，為了使入射到中繼透鏡260的部分光原樣地傳達(dá)給場透鏡280B。另外，雖然采用了使3種色光之中的藍(lán)色光通過中繼透鏡260、270和反射鏡240、250的結(jié)構(gòu)，但也可以采用使紅色光等其它的色光通過的結(jié)構(gòu)。
第1～第3電光調(diào)制裝置400R、400G、400B，是根據(jù)圖像信息調(diào)制入射的照明光束的電光調(diào)制裝置，其成為光源裝置110的照明對象。另外，圖示雖然省略了，但在色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200與各個電光調(diào)制裝置400R、400G、400B之間分別中介配置有入射側(cè)偏振板，在各個電光調(diào)制裝置400R、400G、400B與十字分色棱鏡500之間分別中介配置有射出側(cè)偏振板。并且，利用入射側(cè)偏振板、電光調(diào)制裝置400R、400G、400B以及射出側(cè)偏振板進(jìn)行入射的各色光的光調(diào)制。
第1～第3電光調(diào)制裝置400R、400G、400B是將作為電光物質(zhì)的液晶封入到一對透明的玻璃基板內(nèi)的電光調(diào)制裝置，例如，將多晶硅TFT作為開關(guān)元件，根據(jù)所給予的圖像信息調(diào)制從入射側(cè)偏振板射出的1種的線偏振光的偏振方向。
十字分色棱鏡500是將以每種從射出側(cè)偏振板射出的色光的方式被調(diào)制的光學(xué)像合成以形成彩色圖像的光學(xué)元件。該十字分色棱鏡500呈現(xiàn)將4個直角棱鏡粘合的平面看大致正方形形狀，在將直角棱鏡彼此粘合的大致X形狀的界面上形成有電介質(zhì)多層膜。在大致X形狀的一方的界面上形成的電介質(zhì)疊層膜是反射紅色光的膜，在另一方的界面上形成的電介質(zhì)疊層膜是反射藍(lán)色光的膜，通過利用這些電介質(zhì)疊層膜反射紅色光和藍(lán)色光并調(diào)整綠色光的行進(jìn)方向來合成3種色光。
從十字分色棱鏡500射出的彩色圖像利用投影光學(xué)系統(tǒng)600進(jìn)行放大投影而在屏幕SCR上形成大畫面圖像。
圖2是用于說明實施例1的投影機(jī)1000的效果的圖。圖2(a)是表示比較例的投影機(jī)1000a中的第1透鏡陣列120的焦距與重疊透鏡160a的焦距的關(guān)系的圖，圖2(b)是表示比較例的投影機(jī)1000a中的重疊透鏡160a的焦距的圖，圖2(c)是表示實施例1的投影機(jī)1000中的重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距的圖。但是，在圖2(a)～圖2(c)中，為了使說明簡單，對于紅色光、綠色光和藍(lán)色光之中的綠色光的光路進(jìn)行圖示并且對配置在綠色光的光路內(nèi)的場透鏡280G和電光調(diào)制裝置400G進(jìn)行圖示，而省略了第2分色鏡220的圖示。
實施例1的投影機(jī)1000，如上所述，是作為重疊光學(xué)系統(tǒng)150具有配置在第2透鏡陣列130與色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200之間的第1重疊透鏡160、以及作為配置在色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200中的第2重疊透鏡170的第1凸透鏡172和第2凸透鏡174的投影機(jī)。
與此相對，比較例的投影機(jī)1000a(未圖示)是不具備實施例1的投影機(jī)1000那樣的重疊光學(xué)系統(tǒng)150，而只在第2透鏡陣列130的后級具備重疊透鏡160a的投影機(jī)。
相對于在比較例的投影機(jī)1000a中，如圖2(a)和圖2(b)所示，重疊透鏡160a的焦距f2是比較大的焦距，而在實施例1的投影機(jī)1000中，如圖2(c)所示，利用第1凸透鏡172的作用能夠使作為重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距f3成為小的焦距。
即，按照實施例1的投影機(jī)1000，由于在確保色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200的光路長度的同時，能夠不改變第2小透鏡131的焦距f1而使重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距f3比現(xiàn)有的投影機(jī)的情況小，所以能夠使重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距f3相對于第2小透鏡131的焦距f1的比(即放大率)變小。其中，如上所述，由于被照明區(qū)域的大小是對第1小透鏡121的大小乘上重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距f3相對于第2小透鏡131的焦距f1的比(＝f3/f3(放大率))的大小，所以由于無須減小光源裝置110和色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200的尺寸而能夠減小對于第1小透鏡121的大小的被照明區(qū)域的大小，所以能夠使用小型的電光調(diào)制裝置，從而能夠提供低成本化容易的投影機(jī)。
此外，按照實施例1的投影機(jī)1000，如上所述，由于能夠減小重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距f3，所以不用說在使用與現(xiàn)有的同等大小的電光調(diào)制裝置的情況下，即使在使用比現(xiàn)有的小型的電光調(diào)制裝置的情況下，也能夠減小第2透鏡陣列131(以及第1透鏡陣列121)的焦距f1。因此，能夠減小第1透鏡陣列120和第2透鏡陣列130之間的距離，從而能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化。
在實施例1的投影機(jī)1000中，色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200具有第1分色鏡210和第2分色鏡220。此外，實施例1的投影機(jī)1000具備上述的第1～第3電光調(diào)制裝置400R、400G、400B，作為第2重疊透鏡170具有第1凸透鏡172和第2凸透鏡174。
因此，在實施例1的投影機(jī)1000中，由于能夠在空間比較富余的部位配置第1凸透鏡172和第2凸透鏡174，所以不會使色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200很大程度地大型化。因此，能夠有效地縮短重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距，從而能夠減小上述的放大率。
在實施例1的投影機(jī)1000中，第1凸透鏡172和第2凸透鏡174是具有相同的焦距的凸透鏡。
因此，在實施例1的投影機(jī)1000中，由于作為第1凸透鏡172和第2凸透鏡174能夠使用相同的凸透鏡，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的制造成本的降低。
在實施例1的投影機(jī)1000中，光源裝置110具有橢圓面反射器114；在橢圓面反射器114的第1焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管112；以及使由橢圓面反射器114反射的會聚光變?yōu)榇笾缕叫泄獾钠叫谢哥R118。
因此，在實施例1的投影機(jī)1000中，由于可以從光源裝置110射出比橢圓面反射器114的大小更小的平行光束，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化。
在實施例1在投影機(jī)1000中，在發(fā)光管112上設(shè)置有作為使從發(fā)光管112向被照明區(qū)域側(cè)射出的光朝向橢圓面反射器114反射的反射裝置的輔助反射鏡116。
因此，在實施例1的投影機(jī)1000中，由于從發(fā)光管112向被照明區(qū)域側(cè)發(fā)射的光朝向橢圓面反射器114反射，所以不需要將橢圓面反射器114的大小設(shè)定成覆蓋發(fā)光管112的被照明區(qū)域側(cè)端部那樣的大小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓面反射器的小型化，作為結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化。
在實施例1的投影機(jī)1000中，在第2透鏡陣列130與第1重疊透鏡160之間配置有將來自光源裝置110的光調(diào)整為1種的線偏振光而射出的偏振變換元件140。
因此，實施例1在投影機(jī)1000，成為特別適合于具備使用液晶面板的電光調(diào)制裝置的投影機(jī)。
實施例2.
圖3是表示實施例2的投影機(jī)1002的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
實施例2的投影機(jī)1002，如圖3所示，雖然與實施例1的投影機(jī)1000基本上具有同樣的結(jié)構(gòu)，但對于色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200的從光源裝置110到第1重疊透鏡160的位置關(guān)系與實施例1的投影機(jī)1000的情況有所不同。
這樣，實施例2的投影機(jī)1002與實施例1的投影機(jī)1000，雖然對于色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的從光源裝置到第1重疊透鏡的位置關(guān)系不同，但與實施例1的投影機(jī)1000的情況同樣，能夠在確保色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200的光路長度的同時，不改變第2小透鏡131的焦距地將重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距減小得比現(xiàn)有的投影機(jī)的情況更小。其結(jié)果，由于不減小光源裝置110和色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200的尺寸而能夠減小對于第1小透鏡121的大小的被照明區(qū)域的大小，所以能夠使用小型的電光調(diào)制裝置，從而能夠提供低成本化容易的投影機(jī)。
此外，按照實施例2的投影機(jī)1002，如上所述，由于能夠減小重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距，所以不用說在使用與現(xiàn)有的同等大小的電光調(diào)制裝置的情況，即使在使用比現(xiàn)有的小型的電光調(diào)制裝置的情況下，也能夠減小第2小透鏡121(以及第1小透鏡)的焦距。因此，能夠縮短第1透鏡陣列120與第2透鏡陣列130之間的距離，從而能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)的小型化。
實施例3.
圖4是表示實施例3的投影機(jī)1004的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
實施例3的投影機(jī)1004，如圖4所示，雖然與實施例1的投影機(jī)1000基本上具有同樣的結(jié)構(gòu)，但第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的結(jié)構(gòu)與實施例1的投影機(jī)1000的情況有所不同。
即，在實施例3的投影機(jī)1004中，如圖4所示，使用第1透鏡陣列120a和第2透鏡陣列130a被一體成形的透鏡陣列單元122。
第1透鏡陣列120a和第2透鏡陣列130a被一體成形的透鏡陣列單元122，通常利用對玻璃進(jìn)行壓接成形來進(jìn)行制造。在這種情況下，由于當(dāng)?shù)?透鏡陣列120a與第2透鏡陣列130a之間的距離長時則透鏡陣列單元122的厚度變厚，所以存在制造時發(fā)生破碎或缺欠的可能。此外，當(dāng)透鏡陣列單元122的厚度變厚時，透鏡陣列單元122的重量就要增加，材料費用就增加。
與此相對，按照實施例3的投影機(jī)1004，與實施例1的投影機(jī)1000的情況同樣，由于能夠減小重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距，所以不用說使用與現(xiàn)有的同等大小的電光調(diào)制裝置的情況，即使在使用比現(xiàn)有的更小型的電光調(diào)制裝置的情況下，也能夠減小第2小透鏡131a(以及第1小透鏡121a)的焦距。因此，能夠縮短第1透鏡陣列120a與第2透鏡陣列130a之間的距離，從而能夠容易地制造第1透鏡陣列120a和第2透鏡陣列130a被一體成形的薄型的透鏡陣列單元122。此外，由于能夠在投影機(jī)1004中使用薄型的透鏡陣列單元122，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)1004的小型化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡陣列單元122的輕量化，從而能夠削減材料費用。進(jìn)而，在配置各種光學(xué)部件時，不需要進(jìn)行第1透鏡陣列120a與第2透鏡陣列130a的位置對準(zhǔn)，并且在配置了各種光學(xué)部件之后還能夠抑制第1透鏡陣列120a與第2透鏡陣列130a的位置精度的劣化。
實施例4.
圖5是表示實施例4的投影機(jī)1006的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
實施例4的投影機(jī)1006，如圖5所示，雖然與實施例1的投影機(jī)1000基本上具有同樣的結(jié)構(gòu)，但第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的結(jié)構(gòu)與實施例1的投影機(jī)1000的情況有所不同。
即，在實施例4的投影機(jī)1006中，如圖5所示，使用在第1透鏡陣列120b與第2透鏡陣列130b之間具有用于將來自第1透鏡陣列120b的光向第2透鏡陣列130b引導(dǎo)的透光部件126，并且第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b隔著透光部件126被接合的透鏡陣列單元124。
為了使投影機(jī)小型化，對于隔著透光部件將上述那樣的第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b接合的透鏡陣列單元124，為了透鏡陣列單元124的輕量化和材料費用的削減，也有要使透光部件126變薄的要求。
在這種情況下，按照實施例4的投影機(jī)1006，與實施例1的投影機(jī)1000的情況同樣，由于能夠減小重疊光學(xué)系統(tǒng)150的焦距，所以不用說使用與現(xiàn)有的同等大小的電光調(diào)制裝置的情況，即使在使用比現(xiàn)有的更小型的電光調(diào)制裝置的情況下，也能夠減小第2小透鏡131b(以及第1小透鏡121b)的焦距。因此，能夠縮短第1透鏡陣列120b與第2透鏡陣列130b之間的距離，從而能夠容易地制造使透光部件126變薄的透鏡陣列單元124。此外，由于能夠在投影機(jī)1006中使用薄型的透鏡陣列單元124，所以能夠?qū)崿F(xiàn)投影機(jī)1006的小型化，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡陣列單元124的輕量化，從而能夠削減材料費用。進(jìn)而，在配置各種光學(xué)部件時，由于通過之前在使第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b位置對準(zhǔn)的基礎(chǔ)上與透光部件126接合，只要調(diào)整具有該第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b的透鏡陣列單元124與其它光學(xué)部件的位置即可，所以能夠容易地進(jìn)行包括該透鏡陣列單元124的各種光學(xué)部件的位置對準(zhǔn)操作，并且在配置了各種光學(xué)部件之后還能夠抑制第1透鏡陣列120b與第2透鏡陣列130b的位置精度的劣化。
在實施例4的投影機(jī)1006中，透光部件126由與第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b相同的基材構(gòu)成。
即，在實施例4的投影機(jī)1006中，透光部件126具有與第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b相等的折射率。此外，用于將第1透鏡陣列120b和透光部件126以及透光部件126和第2透鏡陣列130b接合的粘接劑128也具有與第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b大致相等的折射率。
因此，按照實施例4的投影機(jī)1006，由于能夠進(jìn)一步抑制第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b中的每一者與透光部件126的界面上的光的反射，所以能夠進(jìn)一步降低由這樣的不想要的反射等產(chǎn)生的光量損耗。
此外，在實施例4的投影機(jī)1006中，透光部件126具有與第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b相等的線膨脹系數(shù)。
因此，按照實施例4的投影機(jī)1006，由于能夠抑制伴隨使用投影機(jī)所產(chǎn)生的溫度變化而產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以能夠抑制第1透鏡陣列120b和第2透鏡陣列130b與透光部件126的接合部分的損傷。
實施例5.
圖6是表示實施例5的投影機(jī)1008的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
實施例5的投影機(jī)1008，如圖6所示，雖然與實施例1的投影機(jī)1000基本上具有同樣的結(jié)構(gòu)，但重疊光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實施例1的投影機(jī)1000的情況有所不同。
即，相對于實施例1的投影機(jī)1000，作為重疊光學(xué)系統(tǒng)150，第1凸透鏡172和第2凸透鏡174是具有相同的焦距的凸透鏡，而實施例5的投影機(jī)1008，作為重疊光學(xué)系統(tǒng)150a，第1凸透鏡172a和第2凸透鏡174a是具有不同焦距的凸透鏡。在第1凸透鏡172a和第2凸透鏡174a之中，配置在波長相對長的色光(即，紅色光)所通過的光路上的第2凸透鏡174a的曲率半徑，比配置在波長相對短的色光(即藍(lán)色光)所通過的光路上的第1凸透鏡172a的曲率半徑小。
通常，透鏡的折射率存在波長分散特性，波長相對長的光的折射率比波長相對短的光的折射率小。因此，由于波長相對長的光與波長相對短的光相比不易進(jìn)行折射，所以當(dāng)將第1凸透鏡和第2凸透鏡的曲率半徑設(shè)定成相同時，則在波長相對長的光入射時與波長相對短的光入射時所形成的被照明區(qū)域的大小不同。
但是，按照實施例5的投影機(jī)1008，由于使紅色光通過曲率半徑小的第2凸透鏡174a，所以折射的難度被補(bǔ)償，從而能夠使在波長相對長的光入射時與波長相對短的光入射時所形成的被照明區(qū)域的大小相同。
因此，對于與各色光對應(yīng)的每個電光調(diào)制裝置400R、400G、400B形成了相同大小的被照明區(qū)域，從而每種色光的照明狀態(tài)變?yōu)榫鶆?，因此減小了色不均勻而色再現(xiàn)性提高了。
以上，根據(jù)上述的各個實施例對本發(fā)明的投影機(jī)進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于上述的各個實施例，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)能夠以各種方式進(jìn)行實施，例如，能夠進(jìn)行如下的變形。
(1)上述各個實施例的投影機(jī)1000～1008，雖然作為通過第2凸透鏡174、174a的色光，以紅色光的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此。作為通過第2凸透鏡174、174a的色光也可以是藍(lán)色光。
(2)上述各個實施例的投影機(jī)1000～1008雖然是透過型的投影機(jī)，但并不限于此。本發(fā)明也能夠應(yīng)用于反射型的投影機(jī)。其中，所謂“透過型”，是指透過型的電光調(diào)制裝置等那樣的作為光調(diào)制裝置的電光調(diào)制裝置是透過光的類型，所謂“反射型”，是指反射型電光調(diào)制裝置那樣的作為光調(diào)制裝置的電光調(diào)制裝置是反射光的類型。在將本發(fā)明應(yīng)用于反射型的投影機(jī)的情況下，也能夠獲得與透過型的投影機(jī)同樣的效果。
(3)上述各個實施例的投影機(jī)1000～1008，作為電光調(diào)制裝置雖然使用的是使用液晶面板的電光調(diào)制裝置，但本發(fā)明并不限于此。作為電光調(diào)制裝置，通常，只要是根據(jù)圖像信息調(diào)制入射光的裝置即可，也可以利用微反射鏡型光調(diào)制裝置等。作為微反射鏡型光調(diào)制裝置，可以使用例如DMD(數(shù)字微反射鏡器件)(TI公司商標(biāo))。
(4)上述各個實施例的投影機(jī)1000～1008，作為光源裝置110，雖然使用的是具有橢圓面反射器114；在橢圓面反射器114的第1焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管112；使由橢圓面反射器114反射的會聚光變?yōu)榇笾缕叫泄獾钠叫谢哥R118的光源裝置，但本發(fā)明并不限于此，也可以優(yōu)選地使用具有拋物面反射器、以及在拋物面反射器的焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管的光源裝置。
(5)除此之外，不用說本發(fā)明可以適用于從觀察投影圖像一側(cè)進(jìn)行投影的前投影型投影機(jī)、以及從與觀察投影圖像一側(cè)相反的一側(cè)進(jìn)行投影的背投影型投影機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種投影機(jī)，其特征在于，具備射出大致平行的照明光束的光源裝置；具有將來自上述光源裝置的照明光束分割成多個部分光束的多個第1小透鏡的第1透鏡陣列；具有與上述多個第1小透鏡對應(yīng)的多個第2小透鏡的第2透鏡陣列；使來自上述第2透鏡陣列的各個部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊光學(xué)系統(tǒng)；將來自上述第2透鏡陣列的光分離成多種色光并導(dǎo)向被照明區(qū)域的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)；根據(jù)圖像信息對由上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)分離的多種色光中的每一者進(jìn)行調(diào)制的多個電光調(diào)制裝置；對由上述多個電光調(diào)制裝置調(diào)制的色光進(jìn)行合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光的投影光學(xué)系統(tǒng)；其中，上述重疊光學(xué)系統(tǒng)，具有配置在上述第2透鏡陣列與上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)之間的第1重疊透鏡、以及配置在上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)中的具有凸透鏡的第2重疊透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于上述色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，具有將來自上述第2透鏡陣列的光分離成第1色光與第2色光及第3色光的第1分色鏡、以及將來自上述第1分色鏡的第2色光及第3色光分離成第2色光與第3色光的第2分色鏡；作為上述多個電光調(diào)制裝置，具備分別調(diào)制上述第1～第3色光的第1～第3電光調(diào)制裝置；作為上述第2重疊透鏡，具有配置在上述第1分色鏡與上述第2分色鏡之間的第1凸透鏡、以及配置在上述第1分色鏡與上述第1電光調(diào)制裝置之間的第2凸透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其特征在于上述第1凸透鏡和上述第2凸透鏡是具有相同的焦距的凸透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其特征在于在上述第1凸透鏡和上述第2凸透鏡之中，配置在波長相對長的色光所通過的光路上的凸透鏡的曲率半徑，比配置在波長相對短的色光所通過的光路上的凸透鏡的曲率半徑小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任意一項所述的投影機(jī)，其特征在于上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣列被一體化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任意一項所述的投影機(jī)，其特征在于在上述第1透鏡陣列與上述第2透鏡陣列之間具有用于將來自上述第1透鏡陣列的光導(dǎo)向上述第2透鏡陣列的透光部件，上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣列以上述透光部件介于中間而被接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任意一項所述的投影機(jī)，其特征在于上述光源裝置，具有橢圓面反射器；在上述橢圓面反射器的第1焦點附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管；以及使由上述橢圓面反射器反射的會聚光變?yōu)榇笾缕叫泄獾钠叫谢哥R。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影機(jī)，其特征在于在上述發(fā)光管上設(shè)置有使從上述發(fā)光管向被照明區(qū)域側(cè)射出的光朝向上述橢圓面反射器反射的反射裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中的任意一項所述的投影機(jī)，其特征在于在上述第2透鏡陣列與上述第1重疊透鏡之間配置有將來自上述光源裝置的照明光束調(diào)整為1種的線偏振光而射出的偏振變換元件。
全文摘要
提供能夠使用小型的電光調(diào)制裝置而且具有低成本化容易的結(jié)構(gòu)的投影機(jī)。一種投影機(jī)，其特征在于，具備光源裝置(110)、第1透鏡陣列(120)、第2透鏡陣列(130)、重疊光學(xué)系統(tǒng)(150)、色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)(200)、3個電光調(diào)制裝置(400R)和(400G)和(400B)、以及投影光學(xué)系統(tǒng)(600)；其中，重疊光學(xué)系統(tǒng)(150)具有配置在第2透鏡陣列(130)與色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)(200)之間的第1重疊透鏡(160)、以及作為配置在色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)(200)中的第2重疊透鏡(170)的第1凸透鏡(172)和第2凸透鏡(174)。
文檔編號G02B27/10GK1786769SQ200510130399
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者秋山光一 申請人:精工愛普生株式會社