CN100451821C - 投影型显示装置 - Google Patents

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Abstract

在具备可以调整投影光学像的方向的、投影透镜的移动机构的情况下，要找到装置的适当的设置位置是困难的。本发明的投影透镜，具有其构成为包括具备显示投影透镜对图像显示元件的位置的刻度的调整标度盘的投影角度的调整机构。此外，其构成为还具有在投影光学像上自动显示与刻度对应的尺度的显示装置，或在投影光学像上显示借助于调整机构进行移动的投影透镜的光轴位置的装置。

Description

投影型显示装置
技术领域
本发明涉及利用一个投影装置对使用液晶面板或DMD元件等的图像显示元件形成的光学像进行放大投影的投影型显示装置，特别是涉及具备移动机构、使投影装置的位置移动从而能够改变在屏幕上的图像光投影范围的位置的投影型显示装置。
背景技术
向液晶面板等图像显示元件上投射来自光源的光，放大投影液晶面板上的图像的液晶投影仪等投影型显示装置已为所知。近些年来，透过型或反射型的图像显示元件，元件本身的小型化不断进步，同时分辨率等的性能也提高了。相伴于此，视频图像的显示或计算机图像的显示等范围宽的使用方式的投影型显示装置也已具体化。
对于这样的投影型显示装置，要求是小型的，高亮度的，画面的亮度是均匀的，此外，还要求可以进行对比度高的图像显示。
此外，一般地说，投影型显示装置虽然在装置的前方设置用来进行投影的屏幕，但是，视听者还要求在观看画面时装置不把画面挡住。为此，例如，就如在特开平10-171044号公报、特开2001-215610号公报中所说明的那样，人们提出了这样的装置：使构成投影光学系统的投影透镜的光轴对于图像显示元件平行于上侧地偏移适当的量。通过使投影图像的位置在使投影透镜偏移的方向上与所偏移的量成比例地进行移动，来减少从视听者看来装置对画面的遮挡，提高使用的方便性。
此外，为了提高投影图像的位置的自由度具备可以连续地设定任意的移动量的投影透镜的移动机构的光学系统也已产品化。这样的投影透镜的移动机构已公开。
在具备可以任意地移动投影透镜对图像显示元件的位置的移动机构的现有的投影型显示装置中，结果变成为与其移动量相对应地移动投影图像的位置，在对于屏幕设置投影型显示装置时，使用移动机构，为了同时满足用来使得不产生梯形失真的投影透镜的光轴与屏幕的面的垂直度的精密一致，和使来自投影型显示装置的投影光投影范围对准到屏幕上边的所希望的位置上的精密一致这两方，就必须反复进行试差。特别是在做成为投影透镜的移动方向不仅在上下方向上，而且，在左右方向上也可以移动的移动机构的情况下，要把投影型显示装置设置在与上下左右的投影透镜的移动量对应的、对屏幕的适当的位置上，是非常困难的。
发明内容
本发明就是鉴于上边所说的课题而完成的，其目的在于提供解决上述课题，在设置时不会遮挡画面，而且，简化向可以进行投影而不会在屏幕上边的所希望的位置上产生梯形失真的适当的位置上设置的、提高了使用便利性的投影型显示装置。
为了解决上述课题，在本发明中，是一种用图像显示元件对来自照明光学系统的光束进行强度调制以形成光学像，用投影光学系统放大投影该光学像以进行显示的投影型显示装置，上述投影光学系统为具有具备表示上述投影光学系统对上述图像显示元件的位置的刻度的投影角度的调整机构的构成。
附图说明
图1是示出了本发明的实施方式的一个例子的投影型显示装置的光学单元的顶视图。
图2示出本发明的移动标度盘的操作和投影透镜的移动的关系。
图3示出了投影透镜的移动和投影图像的位置关系。
图4是要在画面上显示的尺度的图像的一个实施例。
图5示出了屏幕，所显示的光轴位置，装置的设置位置的关系。
图6是在装置本体和投影透镜上具备刻度的情况下的实施例。
图7是进行尺度显示的块构成图。
图8是使用移动机构动作检测装置的情况下的尺度显示块构成图。
图9是投影透镜的光轴位置显示块构成图。
具体实施方式
以下，详细地对本发明的实施方式进行说明。另外，在要在以下说明的各图中，示出的是对于具有同一功能的部分赋予同一标号，对于曾经说明过的部分，为了避免繁杂而省略其反复进行的说明。
本发明的特征在于：在投影透镜上设置移动机构，使投影透镜的位置移动从而使图像光投影范围对屏幕的位置可变，在该移动机构上设置与在屏幕上的规定移动量大体上对应的步骤的刻度，由此，在调整投影型显示装置的投影光投影范围相对屏幕的位置的情况下，做成为可以使用该刻度，把在屏幕上的必要的移动量大体上换算成已对准到投影型显示装置对屏幕的设置位置上的移动机构的移动量，从而可以容易地进行调整。
图1是示出了本发明的实施方式的一个例子的投影型显示装置的光学单元的顶视图。在图1中，1是投影透镜，2是使投影透镜1的位置移动从而使屏幕(未图示)上的图像光投影范围相对屏幕的位置可变的移动机构，3是调整使投影透镜1的位置移动到与图纸面垂直的方向(以下叫做上下方向)上的移动量的移动机构2的上下方向移动标度盘，4是调整使投影透镜1的位置移动到与图纸面左右方向上的移动量的移动机构2的左右方向移动标度盘，23是设置在表示上下方向移动标度盘3的现在位置(即投影透镜的位置)的移动机构2上的基准线，24是设置在表示左右方向移动标度盘4的现在位置(即投影透镜的位置)的移动机构2上的基准线，6是作为光源的灯泡，5是向图像显示元件上照射来自作为光源的灯泡6的光的照明光学系统，7R、7G、7B是与RGB3原色对应的图像显示元件，RGB用于分别对入射的色光进行光强度调制后形成成为图像的光学像，8是合成用各个图像显示元件形成的光学像的合成透镜。
像图1那样地构成的投影型显示装置的光学单元，用照明光学系统5向图像显示元件7R、7G、7B照射灯泡6的光，借助于合成透镜8合成用各个图像显示元件形成的图像，用投影透镜1放大投影到未图示的屏幕上。
来自投影型显示装置的未图示的屏幕上的投影光投影范围的位置，用使投影透镜1的位置上下左右移动的移动机构2进行调整。即，移动机构2就如在图3中说明的那样，使投影透镜1对各个图像显示元件7R、7G、7B的位置关系变化，对相对屏幕(未图示)的投影位置进行调节(移动)。在调整投影透镜1的上下方向的移动量的上下方向移动标度盘3，和调整投影透镜1的左右方向的移动量的左右方向移动标度盘4上，刻有可以读取移动量的刻度12。与移动量0即与投影透镜1的位置位于图像显示元件7的中央的状态对应的刻度如图所示刻得粗，表示投影方向相对从图像显示元件7看的屏幕(未图示)，从投影透镜看处于正面的方向。
图2示出了各个移动标度盘的操作和投影透镜的移动的关系。用图2对各个移动标度盘操作时的投影透镜1的移动进行说明。在图2中，当使上下方向移动标度盘3旋转时，如(b)图所示，投影透镜1就相对应地在作为图纸面的纵方向的上下方向上移动。此外，当使左右方向移动标度盘4旋转时，如(a)图所示，投影透镜1就在作为图纸面的横方向的左右方向上移动。这时的屏幕上的投影光投影范围的移动量，与各个标度盘的刻度对应。即，当在上下方向上使上下方向移动标度盘3恰好旋转一个刻度的量时，投影透镜1就恰好移动一个相当于图像显示元件的纵方向尺寸的1/10(在屏幕上图像光投影范围的纵方向尺寸的1/10(把该距离叫做纵方向分割单位距离))的距离。此外，当在左右方向上使左右方向移动标度盘4恰好旋转一个刻度的量时，投影透镜1就恰好移动一个相当于图像显示元件的横方向尺寸的1/10(在屏幕上图像光投影范围的横方向尺寸的1/10(把该距离叫做横方向分割单位距离))的距离。
其次，用图3说明由图像显示元件和投影透镜1的位置关系的变化所产生的从图像显示元件看的投影方向的变化。在图3中，在图像显示元件7的正面上配置投影透镜1的情况下，如(a)图所示，图像的投影方向也将变成为投影透镜的真正正面，图像显示元件7的光轴13上的点a，与把屏幕10上的图像光投影范围在图纸面纵方向上进行2分的A点对应。此外，在使投影透镜1对于图像显示元件7，移动LU1到例如在图纸面纵方向的上侧的情况下，如(b)图所示，图像的投影方向也移动LU10到上侧，图像显示元件7的光轴12上的a点，就被投影到在屏幕10上A点已移动LU10到上侧的A’点上。反之，在使投影透镜1例如移动LD1到例如图纸面纵方向的下侧的情况下，如(c)图所示，图像的投影方向移动LD10到下侧，图像显示元件7的光轴12上的a点，就被投影到在屏幕10上A点已移动LD10到下侧的A”点上。这时，屏幕10上的投影图像的移动量L10与投影透镜1的移动量L1成比例。投影透镜1的移动量，由于与移动机构2的上下方向移动标度盘3的刻度对应，即结果变成为图像的移动量与上下方向移动标度盘3的刻度对应。
在本发明中，做成为使得当使上下方向移动标度盘3移动一个刻度时，投影图像恰好移动一个相当于图像的纵方向的尺寸的1/10的距离(纵方向分割单位距离)，虽然若减小对1个刻度的移动量则可以与该减小的量对应地移动得细，但是，要使屏幕10上的上下方向的投影光投影范围细分化到目测1/10以上是困难的，在本实施方式中如上所述定为1/10。
此外，当使左右方向移动标度盘4移动一个刻度时，与上述同样，投影图像恰好移动一个相当于图像的横方向的尺寸的1/10的距离(横方向分割单位距离)。
在实际的图像的投影中，首先，把投影型显示装置设置为使其正对着屏幕10，即，采用设置为使得投影透镜1的光轴对于屏幕面变成为垂直，以便不会发生梯形失真。然后，测定其位置关系的偏移，即，在屏幕的中央和在屏幕上的投影型显示装置的投影透镜光轴点之间，在以投影透镜光轴点为基点，而且，把纵方向分割单位距离和横方向分割单位距离置换并换算成上下方向移动标度盘3和左右方向移动标度盘4的各个刻度的一个刻度的量后，测定屏幕面内的上下方向和左右方向上的换算偏移，边观看移动机构的刻度边使投影透镜恰好移动该换算偏移量，由此就可以实现正确的移动量的投影。刻度的旋转方向，例如屏幕中央若以投影透镜光轴点为基点作为纵方向的上下方向上处于上侧，而在作为横方向的左右方向上处于左侧，则使上下方向移动标度盘3从现在位置向屏幕一侧的前方向旋转，并使投影透镜1向上方移动，使左右方向移动标度盘4向左侧旋转并使投影透镜1向左方移动。在像这样地移动后，就可以容易地把投影型显示装置设置到可以投影到屏幕上的所希望的位置上而不会产生梯形失真的适当的位置上。
此外，除各个方向移动标度盘上的刻度之外，再记入数字，由此就可以从数字刻度不加变动地读取移动量。即，可以仅仅将与移动机构2上的各个基准线(23、24)一致的各个方向移动标度盘(3、4)上的现在刻度值加上或减去换算移动量，使得该算出的数值刻度的位置与各个基准线(23、24)一致。这时，通过预先把各个方向的移动标度盘的最大旋转量做成为360度以下，就可以以1对1的关系使所读取的数值刻度与投影图像的移动量对应。在使标度盘转动若干圈进行调整的情况下，虽然所旋转的量与投影图像的移动量的对应就变得难于弄明白了，但是采用以1对1的关系使所旋转的量与投影图像的移动量对应的办法，这个问题就解决了。
再有，为了明示移动机构2的中心位置，有时也在各个方向移动标度盘(3、4)上设置棘轮(click)机构。借助于该棘轮机构，就可以用操作感觉感知移动机构2的中心位置。另外，棘轮机构本身是众所周知的技术，勿需详述。
此外，为了简化上述屏幕面内的上下左右方向的偏移的测定，可以在投影型显示装置相对屏幕的位置调整时在屏幕上显示尺度。图4是要在画面上显示的尺度14的图像的一个例子。如图4所示，尺度14用在使画面在纵方向横方向分别都进行10分割的网格状的图形构成，其1个方格就是在上述的纵方向分割单位距离，横方向分割单位距离，分别与移动机构2的各个方向移动标度盘(3、4)的1个刻度对应。在测定屏幕中央和在屏幕上的投影型显示装置的投影透镜光轴点的偏移量时，通过与所投影的网格状的尺度进行比较，就可以判断标度盘的必要的进给量。
图7是进行尺度显示的块构成图的一个实施例。在图7中，尺度的图像已存储在投影型显示装置的存储器24内，例如，借助于尺度显示按钮23的操作，例如微型计算机等的运算控制装置(以下，叫做微机)22a从上述存储器24内读出尺度显示，通过显示驱动电路21把该尺度显示送往光学单元100的图像显示元件7，就可以在屏幕10上进行显示。另外，当再次操作尺度显示按钮23时，尺度显示就将变成为关闭。
此外，也可以具备自动检测已对移动机构2进行了操作的移动机构动作检测装置，与操作检测相对应地自动显示尺度。该自动检测，例如可以检测移动标度盘3或4的旋转。即便是不进行用于使尺度显示的特别的操作，仅仅通过开始移动机构2的调整，由于自动地显示尺度，故操作也已简化。
图8是使用自动的移动机构动作检测装置的情况下的尺度显示块构成图的一个实施例。在图8中，借助于使用在移动机构内具备移动机构2的操作的例如移动标度盘3或4的操作来输出与旋转角度对应的脉冲的编码器25，装置内的微机22b用脉冲发生自动检测移动机构2的动作，同时，从存储器24内读出尺度显示，通过显示驱动电路21送往图像显示元件7，对尺度进行显示。在移动机构2的操作不到5秒以上的情况下，微机22b就自动结束尺度显示。在本实施方式中，用编码器25和微机22b构成检测移动机构2的动作的移动机构动作检测装置。
此外，图9示出了另外的实施例。在图9中本实施例的投影型显示装置，除投影透镜1的移动机构2之外，还具有这样的功能：例如借助于以移动标度盘3或4的操作来输出与旋转角度对应的脉冲的编码器25，由此装置内的微机22c用与旋转角度对应的脉冲计算出移动机构2的上下方向或左右方向的位置，然后，与从移动机构2的中央位置算起的移动量相对应地，计算出投影透镜1的光轴相对移动机构2的中央位置的投影透镜光轴位置的移动量，通过显示驱动电路21在图像显示元件7上的投影面面内的对应的位置上，十字线显示投影透镜1的光轴位置11。其结果是变成为表示投影透镜1的移动前(移动机构2位于中心位置)位于屏幕上的图像光投影范围的中央位置上的投影透镜1的光轴位置的十字线，伴随着因移动机构的操作而产生的投影透镜1的移动，在投影图像内进行移动。此外，该所显示的光轴位置11，是在设置时应处于投影透镜1的光轴的延长上的点，通过使投影透镜1位于屏幕10上所显示的位置的正面上的方式设置投影型显示装置，使简单地不会产生梯形失真的装置的正确的配置成为可能。另外，在本实施方式中，用编码器25和微机22e构成检测移动机构2的位置的移动机构位置检测装置。
图5示出了在实际上设置装置时的屏幕10、所显示的光轴位置11、装置的设置位置的关系。装置中光轴位置11与由移动机构2所产生的投影透镜1的移动量相对应地从中心移动开来。要把装置的位置调整为使得装置来到该光轴位置11的正面上，最终，如图5所示，通过使之进入到把装置设置到光轴位置11的正面上的状态的办法，使不会产生梯形失真的正确的设置成为可能。在不存在光轴位置11向投影图像内的显示的情况下，虽然难于弄明白设置位置究竟要向哪一侧偏移，但是这一问题已经解决。
此外，在另外的实施例中，投影型显示装置虽然不特别具有投影透镜的移动机构，但是却具备在必要时在屏幕上显示上述的投影透镜的光轴位置的功能。在不具备移动机构的投影型显示装置中，通过投影型显示装置对屏幕的设置时，把装置放置到在屏幕上所显示的光轴位置的正面上，就可以简单地找到对于屏幕应该设置装置的设置点。
此外，在图6所示的另外的实施例中，其特征在于：在投影型显示装置本体和投影透镜1上而不是在上下方向或左右方向的移动标度盘上具备移动机构2的刻度。在该情况下，即便是上下方向或左右方向的移动标度盘的旋转移动量在360度以上，也可以以1对1的关系使所读取到的刻度的值与投影图像的移动量对应。在该情况下，在具有投影透镜的移动机构，而且，可以用自由制子(free stop)移动投影透镜的装置等中即便是在不具有移动标度盘的情况下也是有效的。另外，在本实施方式中，也与最初的实施方式同样，不言而喻屏幕上的投影光投影范围的各个方向的分割单位距离和移动机构2上的各个方向移动刻度的一个刻度的量分别1∶1地相对应。
如上所述，由于使屏幕上的图像光投影范围的规定的分割单位距离，与在移动机构内所具备的投影透镜的移动刻度的一个刻度1∶1对应，故就可以容易地设置到可以投影到屏幕上的所希望的位置上而不会产生梯形失真的适当的位置上。
如上所述，根据本发明，可以提供提高了使用便利性的投影型显示装置。

Claims (19)

1.一种投影型显示装置，其特征在于，具有：
照明装置；
对来自该照明装置的光束进行光强度调制以形成作为光学像的图像的图像显示元件；以及
放大投影并显示该作为光学像的图像的投影光学系统，
该投影光学系统，具有移动机构，该移动机构具备表示图像光投影范围的移动量的刻度，通过使所述投影光学系统的位置向上下左右方向移动，对图像光投影范围的位置进行调整。
2.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构的构成为包括具备表示图像光投影范围的移动量的刻度的调整标度盘。
3.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于，所述刻度的间隔表示图像光投影范围的纵方向分割单位距离或横方向分割单位距离。
4.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于，所述刻度的间隔表示图像光投影范围的纵方向分割单位距离或横方向分割单位距离。
5.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构的构成为具有表示移动机构的中心位置的棘轮机构。
6.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构由旋转机构构成，该旋转机构的最大旋转量为360度以下。
7.根据权利要求3所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构的构成为具有表示移动机构的中心位置的棘轮机构。
8.根据权利要求3所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构由旋转机构构成，该旋转机构的最大旋转量为360度以下。
9.根据权利要求4所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构的构成为具有表示移动机构的中心位置的棘轮机构。
10.一种投影型显示装置，其特征在于，具有：
照明装置；
对来自该照明装置的光束进行光强度调制以形成作为光学像的图像的图像显示元件；
驱动该图像显示元件的驱动电路；以及
放大投影并显示该作为光学像的图像的投影光学系统，
该投影光学系统，具有移动机构，该移动机构具备表示图像光投影范围的移动量的刻度，通过使所述投影光学系统的位置向上下左右方向移动，对图像光投影范围的位置进行调整，
所述驱动电路以使与刻度对应的尺度显示重叠到所述作为光学像的图像上的方式进行驱动。
11.根据权利要求10所述的投影型显示装置，其特征在于，所述驱动电路以在由所述移动机构进行的图像光投影范围的位置的调整时，使所述尺度显示与图像光投影范围重叠的方式进行驱动。
12.根据权利要求10所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构的构成为具有表示移动机构的中心位置的棘轮机构。
13.根据权利要求10所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构由旋转机构构成，该旋转机构的最大旋转量为360度以下。
14.根据权利要求11所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构的构成为具有表示移动机构的中心位置的棘轮机构。
15.根据权利要求11所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构由旋转机构构成，该旋转机构的最大旋转量为360度以下。
16.一种投影型显示装置，其特征在于，具有：
照明装置；
对来自该照明装置的光束进行光强度调制以形成作为光学像的图像的图像显示元件；
放大投影并显示该作为光学像的图像的投影光学系统；以及
在投影图像上显示所述投影光学系统的光轴位置的装置，
所述投影光学系统，具有移动机构，该移动机构具备表示图像光投影范围的移动量的刻度，通过使所述投影光学系统的位置向上下左右方向移动，对图像光投影范围的位置进行调整，
构成为所述光轴位置的显示位置借助于所述移动机构在所述图像光投影范围内移动。
17.根据权利要求16所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构的构成为具有表示移动机构的中心位置的棘轮机构。
18.根据权利要求17所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构由旋转机构构成，该旋转机构的最大旋转量为360度以下。
19.根据权利要求16所述的投影型显示装置，其特征在于，所述移动机构由旋转机构构成，该旋转机构的最大旋转量为360度以下。
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