專利名稱：：投影顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種投影顯示設(shè)備，其將液晶面板形成的圖像投影至屏幕上以提供放大形式的圖像。更特別地，本實(shí)用新型涉及一種包括由多個(gè)反射器組成的成像光學(xué)系統(tǒng)的投影顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
：作為一種用于投影由圖像形成元件形成的圖像以提供放大形式的圖像的投影顯示設(shè)備，已知投影顯示設(shè)備包括由多個(gè)反射器組成的成像光學(xué)系統(tǒng)(反射成像光學(xué)系統(tǒng))。圖1示出了反射成像光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例。該圖示的反射成像光學(xué)系統(tǒng)由第一反射器51到第四反射器54組成。從未示出的光源發(fā)出的光通過也未示出的照明光學(xué)系統(tǒng)被引導(dǎo)至圖像形成元件55。圖像形成元件55基于圖像信號(hào)來調(diào)制入射在其上的光以形成圖像(圖像光)。由圖像形成元件55形成的該圖像光照在第一反射器51的反射表面上并被反射，然后照在第二反射器52的反射表面上。隨后，由第二反射器52反射的該圖像光依次被第三反射器53和第四反射器54反射，并最終朝向未示出的屏幕投射。如圖1所示，每個(gè)反射器51-54設(shè)置在比前面的反射器更高的位置處。同樣，每個(gè)反射器51-54被布局成對(duì)角并向上地朝下一個(gè)反射器引導(dǎo)圖像光。這是為了避免圖像光與各個(gè)反射器51-54干擾。在具有前述結(jié)構(gòu)的該反射成像光學(xué)系統(tǒng)中，預(yù)定的反射器往復(fù)(reciprocally)地移動(dòng)以調(diào)節(jié)該反射器與其之前和之后的反射器之間的間隔，從而調(diào)節(jié)焦點(diǎn)(參見JP-A-2004-144914)。在該圖示的反射成像光學(xué)系統(tǒng)中，第三反射器53具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能。為了調(diào)節(jié)焦點(diǎn)，第三反射器53沿著平行于圖像形成元件55的法線A的基準(zhǔn)軸B移動(dòng)，以調(diào)節(jié)第三反射器53和第四反射器54之間的間隔。由于焦距隨著第三反射器53更靠近第四反射器54地移動(dòng)而延長(zhǎng)，所以能夠通過移動(dòng)該投影顯示設(shè)備更加遠(yuǎn)離屏幕來投射較大的圖像。如上所述，為了投射較大的聚焦圖像，必須通過使具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的反射器更靠近下一個(gè)反射器來延長(zhǎng)焦距。然而，使具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的反射器越靠近下一個(gè)反射器，被下一個(gè)反射器折回的光束的向下移動(dòng)越大。接下來，將再次參照?qǐng)D1所示的示范性反射成像光學(xué)系統(tǒng)給出更加明確的說明。隨著使第三反射器53更靠近第四反射器54以延長(zhǎng)焦距，由第四反射器54折回的光束向下流動(dòng)。這導(dǎo)致由第四反射器54折回的光束和第三反射器53之間具有更小的間隙。最終，由第四反射器54折回的光束與第三反射器53產(chǎn)生干擾。因此，第三反射器53移動(dòng)的量必須被限制，使得兩個(gè)反射器53，54之間的間隔足夠?qū)?，以避免第三反射?3最接近第四反射器54時(shí)發(fā)生干擾。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個(gè)目的是要使得具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的反射器盡可能最靠近下一個(gè)反射器，從而投射較大的圖像到屏幕上。本實(shí)用新型的投影顯示設(shè)備包括圖像形成元件，和由多個(gè)反射器組成的用于投射由圖像形成元件形成的圖像以提供放大形式的圖像的成像光學(xué)系統(tǒng)。組成該成像光學(xué)系統(tǒng)的反射器中的至少一個(gè)是可移動(dòng)的，以便能調(diào)節(jié)焦點(diǎn)。該可移動(dòng)的反射器可沿著不平行于圖像形成元件的法線的直線移動(dòng)。優(yōu)選地，可移動(dòng)的反射器具有反射表面，其曲率半徑是組成該成像光學(xué)系統(tǒng)的各反射器的反射表面的曲率半徑中最大的。該成像光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選由從圖像形成元件發(fā)出的光首先照射在其上的第一反射器、由第一反射器反射的光照射在其上的第二反射器、由第二反射器反射的光照射在其上的第三反射器和由第三反射器反射的光照射在其上的第四反射器組成。在該結(jié)構(gòu)中，第三反射器優(yōu)選是被移動(dòng)以便能夠調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的反射器。優(yōu)選地，第一反射器具有球形反射表面，并且第二反射器、第三反射器和第四反射器的每個(gè)都具有非球面的或自由形式的反射表面。本實(shí)用新型的投影顯示設(shè)備能夠通過以比先前更大的距離移動(dòng)具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的反射器來進(jìn)一步延長(zhǎng)焦距。從而，該投影顯示設(shè)備能夠被進(jìn)一步遠(yuǎn)離屏幕地移動(dòng)以投射較大的圖像。本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過接下來參照說明本實(shí)用新型的實(shí)例的附圖的說明變得明顯。圖1為說明示范性成像光學(xué)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖2為說明在本實(shí)用新型的投影顯示設(shè)備中包含的示范性成像光學(xué)系統(tǒng)的示意性透視圖3為說明圖2中示出的成像光學(xué)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖4為說明比較實(shí)例的成像光學(xué)系統(tǒng)的示意性透視圖5為示出投影顯示設(shè)備和屏幕之間的位置關(guān)系的側(cè)視圖6為示出圖4中所示的第三反射器和圖像光之間的間隙的部分省略示范性側(cè)視圖7為示出圖3中所示的第三反射器和圖像光之間的間隙的部分省略示意性側(cè)視圖8為說明包含在本實(shí)用新型的投影顯示設(shè)備中的成像光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例的部分省略示意性側(cè)視圖；以及圖9為說明在圖4中所示的第三反射器和圖像光之間的間隙的部分省略示意性側(cè)視圖。具體實(shí)施方式本申請(qǐng)基于2006年3月1日提交的日本專利申請(qǐng)No.2006-54839，并要求其優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容作參考。(示范性實(shí)施例1)本實(shí)施例的投影顯示設(shè)備包括光源、圖像形成元件、和用于將從光源發(fā)射的光導(dǎo)向圖像形成元件的照明光學(xué)系統(tǒng)。該設(shè)備還包括用于聚焦由圖像形成元件在屏幕上形成的圖像(圖像光)的成像光學(xué)系統(tǒng)。該設(shè)備進(jìn)一步包括用于向每個(gè)組件提供能量的電源單元、用于冷卻每個(gè)組件的冷卻風(fēng)扇等等。前述組成部件被容納在殼體內(nèi)。然而，本實(shí)用新型的該投影顯示設(shè)備以成像光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為特征。用另一種方式陳述，除了成像光學(xué)系統(tǒng)之外，本實(shí)用新型的構(gòu)造與相同類型的顯示設(shè)備相同。因此，本申請(qǐng)將僅僅詳細(xì)描述成像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造，而省略剩余組件的說明。圖2為說明形成本實(shí)施例的投影顯示設(shè)備的一部分的成像光學(xué)系統(tǒng)1A的基本結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。成像光學(xué)系統(tǒng)1A是反射成像光學(xué)系統(tǒng)，其由四個(gè)反射器，即，第一反射器11至第四反射器14組成。第一反射器11至第四反射器14的每個(gè)都具有自由形式表面的反射表面。畫在每個(gè)圖示的反射器11-14上的點(diǎn)劃線20表示反射器11-14的對(duì)稱軸。每個(gè)反射器具有關(guān)于其對(duì)稱軸20對(duì)稱的形狀。由圖像形成元件15形成的圖像光首先照射在第一反射器11的反射表面11a上。由第一反射器11的反射表面lla反射的圖像光照射在第二反射器12的反射表面12a上。入射在第二反射器12的反射表面12a上的圖像光被反射表面12a反射，并照射在反射器的反射表面13a上。由第三反射器13的反射表面13a反射的圖像光照射在第四反射器14的反射表面14a上。入射在第四反射器14的反射表面14a上的圖像光被反射表面14a反射(投射)向未示出的屏幕。這里，在第一反射器ll至第四反射器14的反射表面lla-14a當(dāng)中，第三反射器13的反射表面13a具有最大的曲率半徑。第三反射器13起到用于調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的反射器的作用。具體地，如圖3所示，第三反射器13沿著不平行于圖像形成元件15的法線X的線(下文稱作"基準(zhǔn)軸Y")可往復(fù)移動(dòng)。用另一種方式陳述，第三反射器13從圖3紙面上的右上方向左下方傾斜地移動(dòng)，或從左下方向右上方傾斜地移動(dòng)。在本實(shí)施例中，基準(zhǔn)軸Y與圖像形成元件15的法線X以傾斜角20°傾斜。通過這樣沿著不平行于圖像形成元件15的法線X的基準(zhǔn)軸Y移動(dòng)第三反射器13，在確保由第四反射器14折回的光束和第三反射器13之間的間隙的同時(shí)，能夠使第三反射器13比以前更靠近第四反射器14。將與比較實(shí)例進(jìn)行比較地來具體說明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)基準(zhǔn)軸Y存在于包括每個(gè)反射器11-14的對(duì)稱軸20的平面中時(shí)，即便第三反射器13移動(dòng)，也總是關(guān)于反射器13的對(duì)稱軸20保持對(duì)稱。同樣，由于不需要提供更多的關(guān)注來糾正第三反射器13的移動(dòng)導(dǎo)致的像差，這是優(yōu)選的。圖4為說明比較實(shí)例的成像光學(xué)系統(tǒng)1B的示意性側(cè)視圖。聚焦光學(xué)系統(tǒng)1B是反射成像光學(xué)系統(tǒng)，其由四個(gè)反射器組成，g口，第一反射器31至第四反射器34。聚焦光學(xué)系統(tǒng)1B聚焦由圖像形成元件35在未示出的屏幕上形成的圖像(圖像光)。反射器31-34在形狀、尺寸等方面分別與反射器11-14相同，并且具有與反射器11-14相同的形狀的各自的反射表面。聚焦光學(xué)系統(tǒng)1B的不同之處僅在于具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的第三反射器33沿著平行于圖像形成元件35的法線X的線(下文稱作"基準(zhǔn)軸Y'")移動(dòng)。如圖5所示，屏幕安裝在包括成像光學(xué)系統(tǒng)1B的投影顯示設(shè)備2B的前面263mm的位置處。接下來，將圖4中所示的反射器33調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)奈恢靡跃劢雇渡涞膱D像。從而，將60英寸寬的圖像投射到屏幕上。當(dāng)顯示該聚焦的60英寸圖像時(shí)，在由第四反射器34(圖4)反射的圖像光(朝向屏幕投射的光)和第三反射器33之間確保了8.7mm的間隙Lll。再次參見圖5,在顯示60英寸圖像的同時(shí)，當(dāng)屏幕被從投影顯示設(shè)備2B的前面移動(dòng)至659mm時(shí)，該投射的圖像被放大至100英寸寬，但該投射的圖像是散焦的。因此，使得第三反射器33沿著平行于圖像形成元件35的法線的基準(zhǔn)軸Y'更靠近第四反射器34(圖4)，如圖6中所示。在該投射的圖像被聚焦時(shí)，第三反射器33的移動(dòng)距離dl為3.8mm。此外，由第四反射器34反射的圖像光和第三反射器33之間的間隙L12為3.1mm。另一方面，屏幕安裝在離本實(shí)施例的包括成像光學(xué)系統(tǒng)1A的投影顯示設(shè)備2A的前面263mm位置處，如圖5中所示。接下來，將第三反射器13(圖3)調(diào)節(jié)到使投射的圖像被聚焦的適當(dāng)?shù)奈恢?。從而，將聚焦?0英寸圖像投射到屏幕上。如圖7中所示，當(dāng)顯示該聚焦的60英寸圖像時(shí)，在由第四反射器14(圖3)反射的圖像光(朝向屏幕投射的光)與第三反射器13之間確保了8.7mm的間隙L21。接著，該屏幕從投影顯示設(shè)備2A的前面移動(dòng)至659mm距離處。從而，該投射的圖像被擴(kuò)大至IOO英寸寬。接著，通過使第三反射器13沿著不平行于圖像形成元件15的法線X的基準(zhǔn)軸Y更加靠近第四反射器來聚焦該投射的圖像。在該投射的圖像被聚焦時(shí)，第三反射器13的移動(dòng)距離d2為3.8mm。此外，由第四反射器14反射的圖像光和第三反射器13之間的間隙L22為4.3mm。如上所述，即便第三反射器13、33相對(duì)于投射60英寸圖像的位置移動(dòng)相同的距離(dl=d2)，在移動(dòng)之后成像光學(xué)系統(tǒng)1A在第三反射器13、33和圖像光之間的間隙量上也大大不同于成像光學(xué)系統(tǒng)1B。具體地，成像光學(xué)系統(tǒng)1A確保了該間隙比成像光學(xué)系統(tǒng)1B提供的間隙大39%。實(shí)際上，在本實(shí)施例的包括成像光學(xué)系統(tǒng)1A的投影顯示設(shè)備2A中，即便通過使第三反射器13更靠近第四反射器14來延長(zhǎng)焦距，也確保了足夠的間隙，從而使得可能投射較大的圖像。前述的比較結(jié)果總結(jié)在表1中。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(示范性實(shí)施例2)本實(shí)施例的投影顯示設(shè)備具有與示范性實(shí)施例1的投影顯示設(shè)備基本相同的結(jié)構(gòu)。因此，相同組件的說明將被省略。本實(shí)施例的投影顯示設(shè)備與示范性實(shí)施例1的投影顯示設(shè)備的區(qū)別在以下兩個(gè)方面。一個(gè)區(qū)別在于第一反射器具有球形反射表面，另一個(gè)區(qū)別在于限定第三反射器移動(dòng)方向的基準(zhǔn)軸與圖像形成元件的法線以14.66°傾斜。圖8示出了包含在本實(shí)施例的投影顯示設(shè)備中的成像光學(xué)系統(tǒng)中的第三反射器23。在包含在本實(shí)施例的投影顯示設(shè)備中的成像光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)向屏幕投射聚焦的60英寸圖像時(shí)，在第三反射器23和由第四反射器(未示出)反射的圖像光之間確保了9.6mm的間隙L31。此外，當(dāng)向屏幕投射聚焦的100英寸圖像時(shí)，在第三反射器23和由第四反射器反射的圖像光之間確保了6.2mm的間隙L32。此外，當(dāng)基于投射60英寸圖像的第三反射器23的位置時(shí)，第三反射器23必須移動(dòng)等于3.33mm的距離d3，以聚焦該100英寸的圖像。圖9示出了具有與本實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)相同結(jié)構(gòu)的成像光學(xué)系統(tǒng)的比較實(shí)例，除了具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的第三反射器在平行于圖像形成元件的法線的方向上移動(dòng)之外。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)向屏幕投射聚焦的60英寸圖像時(shí)，在第三反射器43和由第四反射器(未示出)反射的圖像光之間確保了9.6mm的間隙L41。此外，在向屏幕投射聚焦的100英寸圖像時(shí)，在第三反射器43和由第四反射器反射的圖像光之間確保了5.5mm的間隙L42。此外，當(dāng)基于投射60英寸圖像的第三反射器43的位置時(shí)，第三反射器43必須移動(dòng)等于3.33mm的距離d4，以聚焦該IOO英寸的圖像。如上所述，在包含在本實(shí)施例的投影顯示設(shè)備中的成像光學(xué)系統(tǒng)中，第三反射器和由第四反射器反射的圖像光之間的間隙與圖9中說明的比較實(shí)例相比增加了13%。該比較結(jié)果總結(jié)在表2中。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2從前述說明中明顯看出，本實(shí)用新型的特征在于包括沿著不平行于圖像形成元件的法線的基準(zhǔn)軸可移動(dòng)的反射器的成像光學(xué)系統(tǒng)。同樣，本實(shí)用新型不特別限制組成該成像光學(xué)系統(tǒng)的反射器數(shù)量、每個(gè)反射器的材料、反射表面形狀等等。然而，在放大/成像光學(xué)系統(tǒng)中，如果在首先接收由圖像形成元件形成的圖像光的反射器(第一反射器)上存在失真、變形等，它們的影響將不斷增加。因此，要求第一反射器的反射表面比剩余的反射器的反射表面更高的精確度。此外，第一反射器由于最靠近圖像形成元件而受熱的影響很大。由于該原因，第一反射器優(yōu)選由具有低的線性膨脹系數(shù)的材料形成。另外，前述觀點(diǎn)，第一反射器優(yōu)選設(shè)計(jì)成具有球形反射表面。球形反射表面將允許使用具有低的線性膨脹系數(shù)的玻璃材料，并能通過需要低制造成本的拋光方法高精確度地形成。另一方面，成像光學(xué)系統(tǒng)要求不僅僅簡(jiǎn)單地投射大尺寸的圖像，還要求投射無失真的圖像。然而，如果第一反射器設(shè)計(jì)成具有球形反射表面，不能夠期望其提供大的失真校正效果。另外，為了最小化與聚焦調(diào)整有關(guān)的光路改變，具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的反射器優(yōu)選設(shè)計(jì)成具有盡可能平的形狀的反射表面。因此，用于失真校正的主要任務(wù)優(yōu)選分配給除了第一反射器和具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的反射器之外的反射器。全面考慮前述情況，優(yōu)選這樣設(shè)計(jì)第一反射器，使其具有球形反射表面，并這樣設(shè)計(jì)剩余的每個(gè)都具有非球面的或自由形狀的反射表面的反射器，使它們提供高的失真校正效果。此外，具有焦點(diǎn)調(diào)節(jié)功能的反射器優(yōu)選設(shè)計(jì)成具有全部反射器中最大的曲率半徑。圖像形成元件可以是液晶面板或DMD(數(shù)字微鏡裝置)。當(dāng)用DMD實(shí)現(xiàn)圖像形成元件時(shí)，所述法線是指接近每個(gè)微鏡表面的平面的法線。此外，當(dāng)防護(hù)玻璃設(shè)置在每個(gè)微鏡的前面時(shí)，至少在本實(shí)用新型中，該防護(hù)玻璃表面的法線可認(rèn)為與接近每個(gè)微鏡的表面的平面的法線相同。雖然已經(jīng)利用特定術(shù)語說明了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但是，這種描述僅僅是用于說明目的，并且應(yīng)當(dāng)理解，可作出改變和變化而不脫離權(quán)利要求的精神或范圍。權(quán)利要求1.一種投影顯示設(shè)備，包括圖像形成元件；以及成像光學(xué)系統(tǒng)，由多個(gè)反射器組成，用于投射由所述圖像形成元件形成的圖像，以提供放大形式的圖像，其中組成所述成像光學(xué)系統(tǒng)的反射器中的至少一個(gè)是可移動(dòng)的，以便能調(diào)節(jié)焦點(diǎn)，以及所述可移動(dòng)的反射器可沿著不平行于所述圖像形成元件的法線的直線移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的投影顯示設(shè)備，其中所述可移動(dòng)的反射器具有反射表面，其曲率半徑是組成所述成像光學(xué)系統(tǒng)的反射器的反射表面的曲率半徑中最大的。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的投影顯示設(shè)備，其中所述成像光學(xué)系統(tǒng)由從所述圖像形成元件發(fā)出的光首先照射在其上的第一反射器、由所述第一反射器反射的光照射在其上的第二反射器、由所述第二反射器反射的光照射在其上的第三反射器和由所述第三反射器反射的光照射在其上的第四反射器組成，其中所述第三反射器是為調(diào)節(jié)焦點(diǎn)而被移動(dòng)的反射器。4.根據(jù)權(quán)利要求3的投影顯示設(shè)備，其中所述第一反射器具有球形反射表面，并且所述第二反射器、所述第三反射器和所述第四反射器的每個(gè)具有非球面的或自由形式的反射表面。專利摘要一種投影顯示設(shè)備包括圖像形成元件，以及由多個(gè)反射器組成的成像光學(xué)系統(tǒng)，用于投射由圖像形成元件形成的圖像以提供放大形式的圖像，其中，組成成像光學(xué)系統(tǒng)的反射器中的至少一個(gè)為了調(diào)節(jié)焦點(diǎn)是可移動(dòng)的，該可移動(dòng)的反射器可沿著不平行于圖像形成元件的法線的直線移動(dòng)。文檔編號(hào)G03B21/00GK201007778SQ20072000225公開日2008年1月16日申請(qǐng)日期2007年2月27日優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日發(fā)明者古市邦高,松原正晃申請(qǐng)人:Nec顯示器解決方案株式會(huì)社