專利名稱：投影光學(xué)系統(tǒng)、投影用單元和投影型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影光學(xué)系統(tǒng)、投影用單元以及投影型顯示裝置，特別是 涉及適合用于斜向投影型的投影型顯示裝置的構(gòu)件。
背景技術(shù)：
將顯示元件(液晶面板等)上的圖像放大投影于被投影面(屏幕等) 的投影型顯示裝置(以下稱為"投影儀")被商品化且得到廣泛普及。就 該種投影儀而言，為了縮短屏幕和投影儀的距離，提出采取使投影光學(xué)系 統(tǒng)廣角化且使投影光的行進方向相對于投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜的斜向 投影的構(gòu)成的投影儀。例如，在專利文獻l記載的發(fā)明中，作為投影光學(xué)系統(tǒng)，使用大視場 角的廣角透鏡，使顯示元件和屏幕相對于投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸在互為相反 的方向上移位，由此實現(xiàn)投影距離的縮短。另外，在專利文獻2記載的發(fā)明中，作為投影光學(xué)系統(tǒng)，使用折射光 學(xué)系統(tǒng)和反射面，并使顯示元件上的圖像作為中間像在折射光學(xué)系統(tǒng)和反 射面之間成像，且由反射面放大投影該中間像，從而可以實現(xiàn)投影距離的 縮短。專利文獻l:特開平5 — 100312號公報 專利文獻2:特開2004—258620號公報但是，在采取廣角且斜向投影的投影儀中，當附加變焦功能時，隨著 變焦狀態(tài)的變化，屏幕上的投影圖像的投影位置有很大錯位，投影圖像的 一部分從屏幕溢出，這樣的問題產(chǎn)生。進而，關(guān)于上述專利文獻2所記載 的構(gòu)成，由于隨著變焦狀態(tài)改變而中間像的成像位置發(fā)生較大移位，所以 為了全部覆蓋成像位置的移位范圍，就需要相當大的反射面，這樣的問題 產(chǎn)生。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是為了避免上述問題而完成的發(fā)明，其課題是提供一種即便 變焦狀態(tài)發(fā)生變化也可以恰當?shù)貙⑼队皥D像投影在屏幕上的投影儀。另外，其還提供即便是在上述專利文獻2記載的構(gòu)成中應(yīng)用本發(fā)明的情況也 能夠抑制由變焦狀態(tài)的變化產(chǎn)生的中間像移位、由此可以抑制反射面的大 型化的投影儀。鑒于上述課題，本發(fā)明分別具有以下的特征。本發(fā)明的第一技術(shù)方案涉及一種投影光學(xué)系統(tǒng)，其用于將顯示元件上 的圖像放大投影于被投影面上的投影型顯示裝置中。該投影光學(xué)系統(tǒng)具 備對上述被投影面上的投影圖像的尺寸進行調(diào)節(jié)的變焦調(diào)節(jié)部；和根據(jù) 上述變焦調(diào)節(jié)部的上述投影圖像的尺寸變更，使上述顯示元件相對于上述 投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸的光學(xué)位置在垂直于上述光軸的方向上變位的移位 調(diào)節(jié)部。根據(jù)該發(fā)明，隨著變焦狀態(tài)可適當調(diào)節(jié)顯示元件的光學(xué)位置，由此， 被投影面上的投影圖像的位置可被調(diào)節(jié)到與投影圖像的尺寸對應(yīng)的適當 的位置。由此，即使變焦狀態(tài)發(fā)生變化，也可以將投影圖像恰當?shù)赝队霸?屏幕(被投影面)上。就第一技術(shù)方案的投影光學(xué)系統(tǒng)而言，上述移位調(diào)節(jié)部可以構(gòu)成為-根據(jù)上述變焦調(diào)節(jié)部的上述投影圖像的尺寸變更，抑制上述被投影面上的 上述投影圖像的基準端移位，調(diào)節(jié)上述顯示元件相對于上述光軸的光學(xué)位 置。由此，即使將基準端設(shè)定在屏幕的邊界位置附近，也不會因投影圖像 的尺寸變更使該基準端從屏幕溢出。因此，即使投影圖像的尺寸發(fā)生變更， 也可以順利地將投影圖像投影到屏幕上。本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案的投影光學(xué)系統(tǒng)中，上述變 焦調(diào)節(jié)部具備根據(jù)圓周方向上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而使上述投影圖像的變焦狀態(tài)發(fā)生變化的變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體，另外，上述移位調(diào)節(jié)部具有使上述顯示元 件的光學(xué)位置在垂直于上述光軸的方向上變位的光學(xué)元件、和將上述變焦 調(diào)節(jié)用環(huán)體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動量變換為上述光學(xué)元件的變位量并傳送給上述光學(xué)元件的傳送機構(gòu)。根據(jù)該發(fā)明，光學(xué)元件與變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體機械性連動。為此，不另外 需要用于驅(qū)動光學(xué)元件的驅(qū)動源，可以實現(xiàn)成本降低和構(gòu)成的簡潔化。本發(fā)明的第三技術(shù)方案的特征在于，在第二技術(shù)方案的投影光學(xué)系統(tǒng) 中，上述光學(xué)元件是透明平板，通過使該透明平板相對于上述光軸傾斜， 上述顯示元件相對于上述光軸的光學(xué)位置發(fā)生變化。根據(jù)該發(fā)明，僅使透明平板傾斜就可以改變顯示元件的光學(xué)位置。由 此，可以實現(xiàn)構(gòu)成簡潔化，另外可以使用玻璃板等廉價的元件作為透明平 板，所以可以實現(xiàn)成本的降低。在本發(fā)明的第三技術(shù)方案記載的投影光學(xué)系統(tǒng)中，上述傳送機構(gòu)具 有與上述變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體連動且具有在上述光學(xué)元件的變位方向上傾斜 的凸輪槽的圓筒體、和突出設(shè)置在上述透明平板上且與上述凸輪槽卡合的 突起。由此，傳送機構(gòu)由突起和凸輪構(gòu)成，所以可以實現(xiàn)構(gòu)成的簡潔化。本發(fā)明的第四技術(shù)方案，涉及一種投影用單元，其具備顯示元件、和 將該顯示元件上的圖像放大投影于被投影面上的投影光學(xué)系統(tǒng)。該投影用 單元具備對上述被投影面上的投影圖像的尺寸進行調(diào)節(jié)的變焦調(diào)節(jié)部； 和根據(jù)上述變焦調(diào)節(jié)部的上述投影圖像的尺寸變更，使上述顯示元件相對 于上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸的光學(xué)位置在垂直于上述光軸的方向上變位 的移位調(diào)節(jié)部。根據(jù)該發(fā)明，隨著變焦狀態(tài)可適當調(diào)節(jié)顯示元件的光學(xué)位置，由此被 投影面上的投影圖像的位置被調(diào)節(jié)到相對于投影圖像的尺寸的恰當位置。 由此，即使變焦狀態(tài)發(fā)生變化，也可以將投影圖像恰當?shù)赝队暗狡聊?被 投影面)上。在本發(fā)明的第四技術(shù)方案記載的投影用單元中，上述移位調(diào)節(jié)部根據(jù) 上述變焦調(diào)節(jié)部中上述投影圖像的尺寸變更，調(diào)節(jié)上述顯示元件相對于上 述光軸的光學(xué)位置，以抑制上述被投影面上的上述投影圖像的基準端的移 位。由此，即便是將基準端設(shè)定在屏幕的邊界位置附近，也不會因投影圖 像的尺寸變更而使該基準端從屏幕溢出。因此，即使投影圖像的尺寸發(fā)生 變更，也可以將投影圖像順利地投影到屏幕上。進而，在本發(fā)明的第四技術(shù)方案記載的投影用單元中，上述變焦調(diào)節(jié) 部具備根據(jù)圓周方向上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而使上述投影圖像的變焦狀態(tài)發(fā)生變 化的變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體。另外，上述移位調(diào)節(jié)部具有支撐上述顯示元件且 使上述顯示元件的位置在垂直于上述光軸的方向上變位的移位機構(gòu)、和將 上述變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動量傳送給上述移位機構(gòu)的傳送機構(gòu)。由 此，因為光學(xué)元件與變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體機械性連動，所以不另外需要用于驅(qū) 動光學(xué)元件的驅(qū)動源，可以實現(xiàn)成本降低和構(gòu)成的簡潔化。本發(fā)明的第五技術(shù)方案，涉及一種投影用單元，其具備顯示元件、和 將該顯示元件上的圖像放大投影于被投影面上的投影光學(xué)系統(tǒng)。該投影用 單元具備對上述被投影面上的投影圖像的尺寸進行調(diào)節(jié)的變焦調(diào)節(jié)部、 用于檢測上述變焦調(diào)節(jié)部的調(diào)節(jié)量的變焦檢測部、和使上述顯示元件相對 于上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸的光學(xué)位置在與上述光軸垂直的方向且當上 述投影圖像的尺寸發(fā)生變更時抑制上述投影圖像的基準端的移位的方向 上變位的移位調(diào)節(jié)部。根據(jù)該發(fā)明，根據(jù)變焦檢測部的檢測結(jié)果可適當控制移位調(diào)節(jié)部的驅(qū) 動，由此抑制變焦時投影圖像的移位。在本發(fā)明的第五技術(shù)方案的投影用單元中，上述變焦調(diào)節(jié)部具備根據(jù) 圓周方向上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而使上述投影圖像的變焦狀態(tài)發(fā)生變化的變焦調(diào) 節(jié)用環(huán)體。此時，上述變焦檢測部具備用于檢測上述變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體的旋 轉(zhuǎn)位置的傳感器，進而，上述移位調(diào)節(jié)部具有支撐上述顯示元件且使上 述顯示元件的位置在與上述光軸垂直的方向上變位的移位機構(gòu)、和驅(qū)動該 移位機構(gòu)的驅(qū)動源。由此，根據(jù)變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體的旋轉(zhuǎn)位置可檢測出投影圖像的變焦狀 態(tài)。因此，根據(jù)傳感器的檢測結(jié)果對移位機構(gòu)的驅(qū)動源進行驅(qū)動控制，由 此抑制變焦時投影圖像的移位。本發(fā)明的第六技術(shù)方案是具備權(quán)利要求1 3中任一項所述的投影光 學(xué)系統(tǒng)的投影型顯示裝置。另外，本發(fā)明的第七技術(shù)方案是具備權(quán)利要求 4或者5所述的投影用單元的投影型顯示裝置。根據(jù)這些發(fā)明，可以起到 與上述權(quán)利要求1 5相同的作用效果。其中，可以構(gòu)成如下所示的投影型顯示裝置，即所述的投影型顯示裝置具有權(quán)利要求5所述的投影用單元、和根據(jù)上述變焦檢測部的輸出信 號檢測上述投影圖像的變焦狀態(tài)且根據(jù)該檢測結(jié)果對上述移位調(diào)節(jié)部進 行驅(qū)動控制的驅(qū)動控制部。根據(jù)該投影型顯示裝置，隨著變焦狀態(tài)可適當調(diào)節(jié)顯示元件的光學(xué)位 置，由此將被投影面上的投影圖像的位置調(diào)節(jié)到相對于投影圖像的尺寸的 恰當位置。由此，即使變焦狀態(tài)發(fā)生變化，也可以恰當?shù)貙⑼队皥D像投影 到屏幕(被投影面)上。進而，在該投影型顯示裝置中，上述驅(qū)動控制部構(gòu)成為根據(jù)上述投影 圖像的尺寸變更，對上述移位調(diào)節(jié)部進行驅(qū)動控制，以抑制上述被投影面 上上述投影圖像的基準端的移位。由此，即便是將基準端設(shè)定在屏幕的邊界位置附近，也不會因投影圖 像的尺寸變更而使該基準端從屏幕溢出。因此，即使投影圖像的尺寸發(fā)生 變更，也可以將投影圖像順利地投影到屏幕上。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供即便變焦狀態(tài)發(fā)生變化也可以恰當 地將投影圖像投影于屏幕(被投影面)上的投影儀。其中，在將本發(fā)明用于專利文獻2記載的構(gòu)成中時，由于抑制隨著變 焦狀態(tài)的變化而產(chǎn)生的中間像的移位，所以可以抑制用于放大投影該中間 像的反射面的大型化。此外，關(guān)于其作用效果，可以在以下所示的實施方 式的說明中進一步明確。


圖1是表示實施方式的投影光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖2是表示實施方式的投影光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖3是說明實施方式的投影光學(xué)系統(tǒng)的作用的圖。圖4是說明實施方式的投影光學(xué)系統(tǒng)的動作的圖。圖5是表示實施方式的投影儀的其他的構(gòu)成例的圖。圖6是表示實施方式的投影儀的其他的構(gòu)成例的圖。圖7是說明實施方式的投影儀的效果的圖。圖8是表示實施方式的投影用單元的構(gòu)成的圖。圖9是表示實施方式的投影用單元的其他的構(gòu)成例的圖。圖io是表示實施方式的投影用單元的其他的構(gòu)成例的圖。圖11是表示實施方式的投影用單元及其控制系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖中100 —投影光學(xué)系統(tǒng)，102 —外部鏡筒，103 —變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體， 104—透明平板，104b —銷，105 —光學(xué)部件固定用鏡筒，IIO —齒輪，120 一偏心凸輪，130—齒輪，200 —顯示元件，403—Z軸臺，403a—齒輪，411 —可動臺，4Ua—銷，412 —導(dǎo)桿、412a—導(dǎo)桿孔，413 —彈簧，421 —電 位計，421a—齒輪，422 —馬達，501 —變焦檢測電路，502 —臺驅(qū)動控制 電路。
具體實施方式
本發(fā)明的效果乃至意義通過以下所示的實施方式的說明得到進一步 明確。不過，以下的實施方式始終是將本發(fā)明實施化的一個例子，本發(fā)明 不受以下所示實施方式的任何限制。以下，參照

本發(fā)明的實施方式。本實施方式是將本發(fā)明應(yīng)用 于斜向投影型的投影儀。圖1是表示實施方式的在投影儀上搭載的投影光學(xué)系統(tǒng)100的構(gòu)成的 圖。其中，該圖(a) (e)分別是投影光學(xué)系統(tǒng)100的將光入射側(cè)作為 正面時的左側(cè)視圖、右側(cè)視圖、上側(cè)視圖、下側(cè)視圖、和正視圖。在圖中，IOI是支撐部，102是圓筒狀的外部鏡筒，103是變焦調(diào)節(jié)用 環(huán)體，104是透明平板。外部鏡筒102以在圓周方向上可旋轉(zhuǎn)的方式被支 撐部101支撐。變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103與外部鏡筒102以一體化方式在圓周 方向上旋轉(zhuǎn)。當變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103旋轉(zhuǎn)時，在投影光學(xué)系統(tǒng)100內(nèi)部配 置的透鏡組的一部分在光軸方向上變位，由此可變更屏幕(被投影面)上 的投影圖像的尺寸。透明平板104是由具有規(guī)定厚度的圓板狀的玻璃板構(gòu) 成。其中，在外部鏡筒102內(nèi)插通有用于固定光學(xué)部件(透鏡組等)的鏡 筒(光學(xué)部件固定用鏡筒105)。該鏡筒被安裝成不會相對于支撐部101 在圓周方向上旋轉(zhuǎn)。圖2是表示去除外部鏡銜102的狀態(tài)的投影光學(xué)系統(tǒng)100的圖。其中， 該圖(a) (d)分別是投影光學(xué)系統(tǒng)100的將光入射側(cè)作為正面時的左側(cè)視圖、右側(cè)視圖、上側(cè)視圖、和下側(cè)視圖。如圖所示，透明平板104借助軸104a以可上下傾斜的方式安裝在插 通于外部鏡筒102內(nèi)的光學(xué)部件固定用鏡筒105內(nèi)。在光學(xué)部件固定用鏡 筒105的上下面沿著投影光學(xué)系統(tǒng)100的光軸方向形成有引導(dǎo)孔105a。另 一方面，在透明平板104配置在上下方向突出的銷104b，該銷104b介由 在光學(xué)部件固定用鏡筒105的上下面形成的引導(dǎo)孔105a向外部突出?；氐綀D1，在外部鏡筒102的上下面分別形成有在投影光學(xué)系統(tǒng)100 的光軸方向傾斜的2個凸輪孔102a。在這些2個凸輪孔102a分別卡合有 在透明平板104的上下配置的2個銷104b。其中，在上下面形成2個凸輪 孔102a在同一方向上同樣傾斜。因此，當使變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103在圓周 方向上旋轉(zhuǎn)而使凸輪孔102a沿圓周方向旋轉(zhuǎn)時，在透明平板104的上下 面配置的2個銷104b分別沿著2個凸輪孔102a在投影光學(xué)系統(tǒng)100的光 軸方向上變位。此時，因為2個凸輪孔102a如上所述在相同方向上同樣傾斜，所以2 個銷104b隨著變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)在互為相反的方向上以相同的 量變位。因此，透明平板104隨著變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)其上下面在 相反的方向上以相同的量變位。其結(jié)果，透明平板104隨著變焦調(diào)節(jié)用環(huán) 體103的旋轉(zhuǎn)在前后方向上傾斜。圖3是表示透明平板104的作用的圖。該圖(a)表示將透明平板104 配置成與投影光學(xué)系統(tǒng)100的光軸垂直時的狀態(tài)，該圖(b)表示從該圖 (a)的狀態(tài)至透明平板104在上下方向上傾斜時的狀態(tài)的圖。在透明平板104處于該圖(a)的狀態(tài)時，通過顯示元件200的光(平 行光)不被透明平板104折射而是直接行進，到達投影透鏡106。與此相 對，當透明平板104如該圖(b)所示傾斜時，通過顯示元件200的光(平 行光)由透明平板104折射，其結(jié)果，在與該圖(a)的情況相比更遠離 光軸的位置入射到投影透鏡106。此時，顯示元件200相對于投影透鏡106 的表觀位置是用該圖的虛線表示的位置。即，此時，通過透明平板104傾 斜，顯示元件200的光學(xué)位置在遠離投影透鏡106的光軸的方向上變位。其中，如此當顯示元件200的光學(xué)位置在上下方向上變位時，與其相 伴隨，使屏幕上的投影圖像的位置在上下方向上變位。在本實施方式中，利用該作用，可抑制伴隨變焦狀態(tài)的變更而產(chǎn)生的投影圖像的移位。具體而言，通過根據(jù)變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)量使透明平板104傾斜，如下 所示，可抑制屏幕上投影圖像的下端(基準端)的移位。其中，凸輪孔102a 的形狀被形成得可以將變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)量變換成適合透明平板 104的驅(qū)動量即用于抑制屏幕上的投影圖像的下端(基準端)的移位的驅(qū) 動量。圖4 (a)是說明本實施方式的投影光學(xué)系統(tǒng)100的動作的圖。其中， 該圖(b)是將不使顯示元件200在上下方向(與光軸垂直的方向)上變 位時的動作與本實施方式進行對比并說明的圖。首先，參照該圖(b)，在從用廣角端將顯示圖像投影在整個屏幕面上 的狀態(tài)、通過手動或電動方式使變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103旋轉(zhuǎn)而使投影狀態(tài)變 化成望遠端的情況下，當如該圖(b)所示不使顯示元件200在上下方向 上變位時，投影圖像的下端(基準端)移位至廣角端時的下方。為此，投 影圖像的下端部分從屏幕溢出。此時，有必要通過舉起投影儀主體的前端 等而使投影圖像移至屏幕上。不過，在斜向投影型的投影儀中，由于即便僅稍微舉起投影儀主體的 前端，投影圖像在屏幕上也有很大移動，所以需要相當復(fù)雜的作業(yè)使得投 影圖像移動到屏幕上的恰當位置。另外，在如此調(diào)節(jié)成適于望遠端的狀態(tài) 之后，再次使顯示狀態(tài)返回至廣角端的情況下，在此狀態(tài)下投影圖像的上 端部從屏幕溢出，所以這次需要通過降低投影儀主體的前端等而使投影圖 像移至屏幕內(nèi)。與此相對，在本實施方式中，如該圖(a)所示，在望遠端時，與廣 角端時相比顯示元件200的光學(xué)位置更向下方變位。由此，即便使顯示狀 態(tài)從廣角端向望遠端變化，或者，使其從望遠端向廣角端變化，投影圖像 的下端(基準端)不上下移位，由此投影圖像的下端部或上端部不會向屏 幕外溢出。其中，該顯示元件200的光學(xué)位置變位，如上所述是通過透明平板104 隨著變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)而被傾斜來進行。在這里，透明平板104 的傾斜量被調(diào)節(jié)成即使變焦狀態(tài)發(fā)生變化投影圖像的下端(基準端)也不 會上下移位的量。該調(diào)節(jié)通過適當設(shè)定凸輪孔102a的形狀來實現(xiàn)。如上所述，根據(jù)本實施方式，即便使投影圖像的尺寸(變焦狀態(tài))發(fā) 生變化，投影圖像的下端(基準端)也不會上下變位，所以在任何變焦狀 態(tài)下，都可以將投影圖像定位于屏幕內(nèi)。由此，在改變變焦狀態(tài)時，可以 避免舉起投影儀主體的前端等復(fù)雜的作業(yè)，可以提供使用者益處多的投影 儀。另外，根據(jù)本實施方式，通過僅形成銷104b和凸輪孔102a，可以使 變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的驅(qū)動和透明平板104的驅(qū)動連動，所以可以使變焦 調(diào)節(jié)和投影圖像移位的聯(lián)合機構(gòu)極其簡潔。進而，根據(jù)本實施方式，由于不需要用于檢測變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的 變位量的傳感器或用于根據(jù)其檢測結(jié)果使顯示元件200變位的驅(qū)動源等， 可以實現(xiàn)構(gòu)成的簡潔化以及成本的降低。其中，本發(fā)明的實施方式除了上述以外還可以有各種變更。例如，在上述的實施方式中，將來自投影光學(xué)系統(tǒng)IOO的光直接投影 在屏幕上，但例如，如圖5 (a)和圖6 (a)所示，也可以將來自投影光 學(xué)系統(tǒng)100的光用反射鏡300反射后投影在屏幕上。其中，圖5 (a)是將 本發(fā)明用于擱置型的投影儀時的構(gòu)成例。圖6 (a)是將本發(fā)明用于吊掛型 的投影儀時的構(gòu)成例。另外，圖5 (b)和圖6 (b)是將不使顯示元件200 在上下方向(與光軸垂直的方向)上變位時的狀態(tài)與本實施方式進行對比 說明的圖。在圖5 (a)和圖6 (a)的構(gòu)成例中，與上述實施方式一樣，根據(jù)變 焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)，顯示元件200的光學(xué)位置在上下方向(與投影 光學(xué)系統(tǒng)100的光軸垂直的方向)上變位。此時，顯示元件200的變位量 被調(diào)節(jié)成即便投影圖像的尺寸(變焦狀態(tài))發(fā)生變化投影圖像的下端(基 準端)也不會變位至上限。其中，該調(diào)節(jié)與上述實施方式一樣通過調(diào)節(jié)凸 輪孔102a來實現(xiàn)。由此，在這些構(gòu)成例中，即便改變投影圖像的尺寸(變焦狀態(tài))，投 影圖像的下端(基準端)也不會上下移位，所以在任何變焦狀態(tài)下，都可 以將投影圖像定位于屏幕內(nèi)。其中，在這些構(gòu)成例中，顯示元件200的中間像在投影光學(xué)系統(tǒng)100 和反射鏡300之間生成。圖7 (a)是表示如本實施方式那樣使顯示元件200的光學(xué)位置在上下方向上變位時的中間像的狀態(tài)的圖，圖7 (b)是表 示不使顯示元件200的光學(xué)位置在上下方向上變位時的中間像的狀態(tài)的 圖。如該圖(b)所示，在不使顯示元件200的光學(xué)位置上下變位的情況 下，望遠端時的中間像的生成位置相對于廣角端時的中間像的生成位置有 很大錯位，所以需要具有比較寬的反射區(qū)域的大反射鏡300。與此相對， 如本實施方式所示，在使顯示元件200的光學(xué)位置上下變位的情況下，望 遠端時的中間像的生成位置相對于廣角端時的中間像的生成位置沒有如 此大的錯位，可以使反射鏡300的反射區(qū)域狹窄，因此，可以使反射鏡300 小型化。其中，在圖5至圖7中，反射鏡300與投影光學(xué)系統(tǒng)100被分開表示， 但可以將反射鏡300收納于投影光學(xué)系統(tǒng)100內(nèi)。即，本發(fā)明的投影光學(xué) 系統(tǒng)可以適當含有將來自投影透鏡的光朝向被投影面放大投影的反射鏡。不過，在上述的實施方式中，通過使透明平板104傾斜，使顯示元件 200的光學(xué)位置上下變位，但可以使顯示元件200物理性地上下變位，改 變顯示元件200相對于投影透鏡106的相對位置。圖8是表示此時的構(gòu)成例(投影用單元)的圖。其中，該構(gòu)成例與第 六至第八技術(shù)方案記載的投影用單元的實施例相對應(yīng)。在該構(gòu)成例中，在外部鏡筒102的外周部一體形成有齒輪110。投影 光學(xué)系統(tǒng)100通過在底架401上的支撐板402上固定支撐部101 ，將其安 裝在底架401上。在底架401上安裝Z軸臺403，在該Z軸臺403上設(shè)置有R (Red)、 G (Green)、 B (Blue)用的顯示元件200，和由對透過這些顯示元件200 的光進行合成并將其導(dǎo)向投影光學(xué)系統(tǒng)100的二向色棱鏡(未圖示)構(gòu)成 的光學(xué)組合(assembly)。在Z軸臺403的驅(qū)動軸上設(shè)置有齒輪403a，該 齒輪403a被投影光學(xué)系統(tǒng)100側(cè)的齒輪110咬合。當齒輪HO伴隨變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時，使與其咬合的 齒輪403a旋轉(zhuǎn)，而使Z軸臺403驅(qū)動。由此，在Z軸臺403上設(shè)置的光 學(xué)組合在上下方向(與投影光學(xué)系統(tǒng)100的光軸正交的方向)上變位，顯 示元件200在上下方向上變位。根據(jù)該構(gòu)成例，與上述實施方式一樣，和變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)連動而使顯示元件200在上下方向上變位，所以可以起到與上述實施方式 相同的效果。g卩，即便改變投影圖像的尺寸(變焦狀態(tài))，投影圖像的下 端(基準端)也不會上下移位，由此在任何變焦狀態(tài)下，都可以將投影圖 像定位于屏幕內(nèi)。其中，在圖8的構(gòu)成例中，使用Z軸臺403使顯示元件200在上下方 向上變位，但也可以使用除此以外的機構(gòu)使顯示元件200變位。圖9是表示使用偏心凸輪使顯示元件200變位時的構(gòu)成例(投影用單 元)的圖。該圖(a)是本構(gòu)成例的投影用單元的側(cè)視圖，該圖(b)、 (c) 是從該圖的左側(cè)觀察該圖(a)時的圖。其中，該構(gòu)成例也與上述圖8的 構(gòu)成例相同，與第六至第八技術(shù)方案記載的投影用單元的實施例相對應(yīng)。在該構(gòu)成例中，在外部鏡筒102的外周以一體化方式安裝有偏心凸輪120。另外，在底架401上植設(shè)了具有在上下方向延伸的導(dǎo)桿孔412a的4 個導(dǎo)桿412。在這些導(dǎo)桿412上，銷411a與導(dǎo)桿孔412a卡合，可動臺411 被安裝成可以在上下方向上變位。在可動臺411和底架401之間介插有彈 簧413，由此，可動臺411的上端被壓接在偏心凸輪120上。在可動臺411 上設(shè)置有R (Red)、 G (Green)、 B (Blue)用的顯示元件200、和由對透 過這些顯示元件200的光進行合成并將其導(dǎo)向投影光學(xué)系統(tǒng)100的二向色 棱鏡(未圖示)構(gòu)成的光學(xué)組合。在該構(gòu)成例中，當偏心凸輪120伴隨變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)而旋 轉(zhuǎn)時，自偏心凸輪120的旋轉(zhuǎn)軸至偏心凸輪120與可動臺411的接點的距 離發(fā)生變化。由此，可動臺411在上下方向上變位，顯示元件200在上下 方向上變位。該圖(b)是表示將可動臺411按到最下方時的狀態(tài)的圖。在從該狀 態(tài)起使變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103旋轉(zhuǎn)而使偏心凸輪411在該圖中沿著順時針方 向旋轉(zhuǎn)的情況下，自偏心凸輪120的旋轉(zhuǎn)軸至偏心凸輪120和可動臺411 的接點的距離縮短，通過彈簧401的加力，可動臺411向上變位。由此， 顯示元件200與光學(xué)組合一起向上變位。其中，在該構(gòu)成例中，偏心凸輪120的形狀被形成得能夠?qū)⒆兘拐{(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)量變換成適合顯示元件200的驅(qū)動量即用于抑制屏幕上 的投影圖像的下端(基準端)的移位的驅(qū)動量。根據(jù)該構(gòu)成例，與上述實施方式一樣，與變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn) 連動，顯示元件200在上下方向上變位，所以可以得到與上述實施方式相 同的效果。S卩，即使改變投影圖像的尺寸(變焦狀態(tài))，投影圖像的下端 (基準端)也不會上下移位，由此，在任何變焦狀態(tài)下，都可以將投影圖 像定位于屏幕內(nèi)。不過，在上述實施方式和各構(gòu)成例中，與變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn) 機械性連動，使顯示元件200的光學(xué)位置變位，但也可以與變焦調(diào)節(jié)用環(huán) 體103的旋轉(zhuǎn)電氣連動，使顯示元件200的光學(xué)位置變位。圖10是表示此時的構(gòu)成例(投影用單元)的圖。該構(gòu)成例與第九和 第十技術(shù)方案記載的投影用單元的實施例相對應(yīng)。在該構(gòu)成例中，在外部鏡筒102的外周部一體地形成有齒輪130。投 影光學(xué)系統(tǒng)100通過在底架401上的支撐板402上固定支撐部101，將其 安裝在底架401上。在底架401上安裝Z軸臺403，在該Z軸臺403上設(shè)置有R (Red)、 G (Green)、 B (Blue)用的顯示元件200、和由對透過這些顯示元件200 的光進行合成并將其導(dǎo)向投影光學(xué)系統(tǒng)100的二向色棱鏡(未圖示)構(gòu)成 的光學(xué)組合。在Z軸臺403的驅(qū)動軸上連結(jié)有馬達422的驅(qū)動軸。進而， 在支撐板402上安裝有電位計421，安裝在電位計421的度量(volume) 軸上的齒輪421a與投影光學(xué)系統(tǒng)側(cè)的齒輪130咬合。當齒輪130伴隨變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時，使與其連結(jié)的 電位計421的度量軸旋轉(zhuǎn)。在這里，電位計421隨著度量軸的旋轉(zhuǎn)其電阻 值發(fā)生變換，輸出端子的電壓值發(fā)生變動。因此，可以根據(jù)電位計421的 輸出電壓檢測出變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn)位置乃至變焦調(diào)節(jié)量。在本構(gòu)成例中，根據(jù)電位計421的輸出電壓可檢測出變焦調(diào)節(jié)量，根 據(jù)該檢測結(jié)果驅(qū)動馬達422。由此，Z軸臺403被驅(qū)動，顯示元件200變 位至與變焦調(diào)節(jié)量相對應(yīng)的位置。圖11是表示對圖IO所示的投影用單元進行驅(qū)動控制的控制電路的構(gòu) 成的圖。其中，該圖所示的變焦檢測電路501和臺驅(qū)動控制電路502與第十二技術(shù)方案記載的驅(qū)動控制部的實施例相對應(yīng)。變焦檢測電路501對電位計501的輸出電壓進行A/D變換，由CPU 檢測出變焦調(diào)節(jié)量。臺驅(qū)動控制電路502根據(jù)由變焦檢測電路501檢測出 的變焦調(diào)節(jié)量確定馬達的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)量，驅(qū)動馬達422。由此，Z軸 臺403向上或向下變位，顯示元件200根據(jù)變焦調(diào)節(jié)量進行變位。其中，在該構(gòu)成例中，臺驅(qū)動控制電路502按照將由變焦檢測電路501 檢測出的變焦調(diào)節(jié)量變換成適合顯示元件200的變位量即用于抑制屏幕上 的投影圖像的下端(基準端)的移位的變位量，且成為其變位量的方式， 驅(qū)動馬達422。根據(jù)該構(gòu)成例，與上述實施方式一樣，與變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體103的旋轉(zhuǎn) 連動，顯示元件200在上下方向上變位，所以可以得到與上述實施方式相 同的效果。即，即使改變投影圖像的尺寸(變焦狀態(tài))，投影圖像的下端 (基準端)也不會上下移位，由此，在任何變焦狀態(tài)下，都可以將投影圖 像定位于屏幕內(nèi)。以上是對本發(fā)明的實施方式和構(gòu)成例進行說明，但本發(fā)明并不被它們 限定。其中，在上述中，抑制變焦調(diào)節(jié)時投影圖像的基準端的移位，但除 了該方法之外，也可以調(diào)節(jié)屏幕上的投影圖像的位置以變焦調(diào)節(jié)時投影圖 像的一部分不會從屏幕溢出。此時的調(diào)節(jié)也可以通過調(diào)節(jié)顯示元件200的 光學(xué)位置來實現(xiàn)。此外，就本發(fā)明的實施方式而言，可以在技術(shù)方案的范圍所示的技術(shù) 思想的范圍內(nèi)進行各種適當變更。
權(quán)利要求
1.一種投影光學(xué)系統(tǒng)，用于將顯示元件上的圖像放大投影于被投影面上的投影型顯示裝置中，該投影光學(xué)系統(tǒng)具備對上述被投影面上的投影圖像的尺寸進行調(diào)節(jié)的變焦調(diào)節(jié)部；和根據(jù)上述變焦調(diào)節(jié)部的上述投影圖像的尺寸變更，使上述顯示元件相對于上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸的光學(xué)位置在垂直于上述光軸的方向上變位的移位調(diào)節(jié)部。
2. 如權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述變焦調(diào)節(jié)部具備根據(jù)圓周方向上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而使上述投影圖像 的變焦狀態(tài)發(fā)生變化的變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體，上述移位調(diào)節(jié)部具有使上述顯示元件的光學(xué)位置在垂直于上述光軸 的方向上變位的光學(xué)元件、和將上述變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動量變換為 上述光學(xué)元件的變位量并傳送給上述光學(xué)元件的傳送機構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述光學(xué)元件是透明平板，通過使該透明平板相對于上述光軸傾斜， 上述顯示元件相對于上述光軸的光學(xué)位置發(fā)生變化。
4. 一種投影用單元，其具備顯示元件、和將該顯示元件上的圖像放大投影于被投影面上的投影光學(xué)系統(tǒng)，該投影用單元具備對上述被投影面上的投影圖像的尺寸進行調(diào)節(jié)的變焦調(diào)節(jié)部；和根據(jù)上述變焦調(diào)節(jié)部的上述投影圖像的尺寸變更，使上述顯示元件相 對于上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸的光學(xué)位置在垂直于上述光軸的方向上變 位的移位調(diào)節(jié)部。
5. —種投影用單元，其具備顯示元件、和將該顯示元件上的圖像放 大投影于被投影面上的投影光學(xué)系統(tǒng)，該投影用單元具備對上述被投影面上的投影圖像的尺寸進行調(diào)節(jié)的變焦調(diào)節(jié)部、 用于對上述變焦調(diào)節(jié)部的調(diào)節(jié)量進行檢測的變焦檢測部、和使上述顯示元件相對于上述投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸的光學(xué)位置在與上 述光軸垂直的方向且在當上述投影圖像的尺寸發(fā)生變更時抑制上述投影 圖像的基準端的移位的方向上變位的移位調(diào)節(jié)部。
6. —種投影型顯示裝置，其具備權(quán)利要求1 3中任意一項所述的投 影光學(xué)系統(tǒng)。
7. —種投影型顯示裝置，其具備權(quán)利要求4或者5所述的投影用單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即便變焦狀態(tài)發(fā)生變化也可以恰當?shù)貙⑼队皥D像投影在屏幕(被投影面)上的投影儀。在投影透鏡的跟前配置透明平板(104)，與變焦調(diào)節(jié)用環(huán)體(103)的旋轉(zhuǎn)連動而使透明平板(104)傾斜。當透明平板(104)傾斜時，顯示元件相對于投影透鏡的表觀位置在與投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直的方向上變位。由此，屏幕上的投影圖像的位置在該變焦狀態(tài)下被調(diào)節(jié)至恰當?shù)奈恢?。透明平?104)的傾斜控制例如通過由凸輪孔(102a)和銷(104b)構(gòu)成的傳送機構(gòu)來實現(xiàn)。
文檔編號G03B21/14GK101236295SQ20081000327
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者三輪孝司, 天野隆平, 池田貴司 申請人:三洋電機株式會社