CN101572825A - 投影型视频显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的技术问题是通过使用实现了投影型视频显示装置和投影面的距离的缩短的投影型视频显示装置，而以新的设置方法来显示适当的视频。其中，投影型视频显示装置(100)包括视频光生成部(200)和投影光学系统(300)。投影光学系统(300)具有反射镜(320)。投影型视频显示装置(100)具有在投影面(210)上将视频光调整为与沿由反射镜(320)反射的视频光的行进方向的垂直面大致正交的偏振光的偏振光调整元件(60)。

Description

投影型视频显示装置

技术领域

本发明涉及具有对视频光进行投影的投影光学系统的投影型视频显示装置。

背景技术

以往，已知具有调制光源发出的光的光调制元件与将从光调制元件射出的光投影到投影面(屏幕)上的投影透镜的投影型视频显示装置。

这里，为了在屏幕上放大显示视频，需要增长投影透镜和屏幕的距离。与此相对，提出了利用将从投影透镜射出的光反射到屏幕侧的反射镜而实现了投影型视频显示装置和屏幕的距离的缩短的投影型显示系统(例如，专利文献1)。

这里，若为实现投影型视频显示装置和屏幕的距离的缩短，而将投影型视频显示装置靠近屏幕，为了使投影型视频显示装置进入到用户的视野，需要从屏幕的上下或横向进行倾斜投影。例如，在上述的投影型显示系统中，沿上下方向移动光调制元件和投影光学系统的位置关系，同时作为反射镜使用凹面镜，从而进行投影距离的缩短和倾斜投影。

【专利文献1】日本特开2006-235516号公报(权利要求1、图1等)

但是，作为实现投影距离的缩短的投影型视频显示装置的设置方法和投影方法，考虑将投影型视频显示装置设置在地板和桌上，并投影到该地板和桌上的方法等新的设置/投影方法。另一方面，没怎么考虑在何种情况下使用新的设置/投影方法。

发明内容

因此，本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的是提供一种使用实现了投影型视频显示装置和投影面的距离缩短的投影型视频显示装置，并以新的设置方法来显示适当的视频的投影型视频显示装置。

第1特征的投影型视频显示装置包括生成视频光的视频光生成部(视频光生成部200)与在由水面构成的投影面(投影面210)上投影所述视频光的投影光学系统(投影光学系统300)。所述投影光学系统具有反射从所述视频光生成部射出的所述视频光的反射镜(反射镜320)。投影型视频显示装置具有偏振光调整部(偏振光调整元件60)，其在所述投影面上将所述视频光调整为与沿由所述反射镜反射的所述视频光的行进方向的垂直面大致正交的偏振光。

根据第1特征，偏振光调整部将视频光调整为与沿由反射镜反射的视频光的行进方向的垂直面大致正交的偏振光。即，偏振光调整部在投影面上，将视频光调整为S偏振光。因此，可以在由水面构成的投影面210上高效显示视频。

第1特征中，所述视频光生成部具有将第1颜色成分光和第2颜色成分光反射到所述投影光学系统侧，使第3颜色成分光透过所述投影光学系统的颜色合成部(交叉分色棱镜50)。由所述颜色合成部反射的所述第1颜色成分光和所述第2颜色成分光的偏振光与透过所述颜色合成部后的所述第3颜色成分光的偏振光不同。所述1偏振光调整部具有设置在所述颜色合成部的光射出侧的窄带相位差板(偏振光调整元件70)。所述窄带相位差板调整从所述颜色合成部射出的所述视频光中的具有一部分波长带宽的光的偏振光。

第1特征中，投影型视频显示装置进一步包括设置在由所述反射镜反射的所述视频光的光路上的防护盖(防护盖400a)。所述防护盖具有透过所述视频光的透过区域(透过区域410)。所述反射镜在所述反射镜和所述投影面之间，聚光从所述视频光生成部射出的所述视频光。所述透过区域被配置在由所述反射镜聚光所述视频光的位置附近。

上述的特征中，所述防护盖的至少一部分由透光性部件构成。所述透过区域由所述透光性部件构成。

根据本发明，通过使用实现了投影型视频显示装置和投影面的距离的缩短的投影型视频显示装置，可以通过新的设置方法来显示适当的视频。

附图说明

图1是表示第1实施方式的投影型视频显示装置100的图；

图2是表示第1实施方式的视频光生成部200的结构的图；

图3是表示第1实施方式的投影面210上的视频光的偏振光的图；

图4是表示第2实施方式的视频光生成部200的结构的图。

图中：10…光源、20…复眼透镜单元、30…PBS阵列、40…显示元件、41…入射侧偏振片、42…射出侧偏振片、50…交叉分色棱镜、60…偏振光调整元件、70…偏振光调整元件、80…偏振光调整元件、100…投影型视频显示装置、111…分色镜、112…分色镜、121～123…反射镜、131…聚光透镜、140…聚光透镜、151～152…中继透镜、200…视频光生成部、210…投影面、300…投影光学系统、310…投影透镜、320…反射镜、400…框体、400a…防护盖、410…透过区域。

具体实施方式

下面，参考附图来说明本发明的实施方式的投影型视频显示装置。在下面的附图的记载中，对于相同或类似部分赋予相同或类似的附图标记。

但是，附图是示意图，应注意各尺寸的比值等与现实不同。因此，应参考下面的说明来判断具体的尺寸等。当然在附图彼此之间也包含彼此的尺寸关系和比值不同的部分。

[第1实施方式]

(投影型视频显示装置的结构)

下面，参考附图来说明第1实施方式的投影型视频显示装置的结构。图1是表示第1实施方式的投影型视频显示装置100的结构的图。

如图1所示，投影型视频显示装置100具有容纳视频光生成部200和投影光学系统300的框体400。在第1实施方式中，框体400的一部分构成防护盖400a。

视频光生成部200生成视频光。具体是，视频光生成部200至少具有射出视频光的显示元件40。显示元件40设置在相对投影光学系统300的光轴L而言偏移的位置上。通过将显示元件40设置在与光轴L偏移的位置上，从而实现视频光的倾斜投影。显示元件40例如是反射型液晶面板、透过型液晶面板、DMD(数字微镜设备Digital Micro-mirror Device)等。后面描述视频光生成部200的细节(参考图2)。

投影光学系统300投影从视频光生成部200射出的视频光。这里，投影光学系统300在投影面210上投影视频光。第1实施方式中，考虑投影面210由水面构成的情形。具体是，投影光学系统300具有投影透镜310与反射镜320。

投影透镜310将从视频光生成部200射出的视频光向反射镜320侧射出。

反射镜320反射从投影透镜310射出的视频光。反射镜320除了聚光视频光之外，还使视频光广角化。例如，反射镜320是在视频光生成部200侧具有凹面的非球面镜。

防护盖400a是保护反射镜320的盖子。防护盖400a至少设置在由反射镜320反射的视频光的光路上。防护盖400a具有透过视频光的透过区域410。

这里，第1实施方式中，X轴、Y轴和Z轴彼此大致正交。如图1所示，通过X轴和Y轴来定义水面(投影面210)。通过X轴来定义由反射镜320反射的视频光的行进方向。通过Z轴来定义与水面大致正交的垂直方向。

如上所述，投影光学系统300将透过了透过区域410后的视频光投影到投影面210上。如后所述，视频光在投影面210上，调整为与沿由反射镜320反射的视频光的行进方向的垂直面(即，X-Z平面)大致正交的偏振光(即，Y轴方向的偏振光)。

(视频光生成部的结构)

下面，参考附图来说明第1实施方式的视频光生成部的结构。图2是主要表示第1实施方式的视频光生成部200的图。视频光生成部200除了图2所示的结构之外，还具有电源电路(未图示)、视频信号处理电路(未图示)等。这里，示例了显示元件40是透过型液晶面板的情形。

视频光生成部200包括光源10、复眼透镜单元20、PBS阵列30、多个液晶面板40(液晶面板40R、液晶面板40G、液晶面板40B)、交叉(cross)分色棱镜50和偏振光调整元件60。

视频光生成部200包括平面镜群(分色镜111、分色镜112、反射镜121～反射镜123)、透镜群(聚光透镜131、聚光透镜140R、聚光透镜140G、聚光透镜140B、中继透镜151～中继透镜152)。

光源10是由喷灯(burner)和反射器构成的超高压水银灯(UHP灯)灯。光源10发出的光包含红色成分光、绿色成分光和蓝色成分光。

复眼透镜单元20使光源10发出的光均匀化。即，复眼透镜单元20均匀化光源10发出的光中、中央部分光和周围部分光的光量差。具体是，复眼透镜单元20由复眼透镜20a和复眼透镜20b构成。

复眼透镜20a和复眼透镜20b分别由多个微透镜构成。各微透镜引导光源10发出的光，使得光源10发出的光照射到液晶面板40的整个面上。

PBS阵列30使从复眼透镜单元20射出的光的偏振光状态一致。在第1实施方式中，PBS阵列30使从复眼透镜单元20射出的光与Z轴方向的偏振光一致。

分色镜111透过PBS阵列30射出的光中的红色成分光和绿色成分光。分色镜111反射从PBS阵列30射出的光中的蓝色成分光。

分色镜112透过透过了分色镜111后的光中的红色成分光。分色镜112反射透过分色镜111后的光中的绿色成分光。

反射镜121反射蓝色成分光并将蓝色成分光导向液晶面板40B侧。反射镜122和反射镜123反射红色成分光并将红色成分光导向液晶面板40R侧。

聚光透镜131是聚光光源10发出的白色光的透镜。

聚光透镜140R以向液晶面板40R照射红色成分光的方式使红色成分光大致为平行光。聚光透镜140G以向液晶面板40G照射绿色成分光的方式使绿色成分光大致为平行光。聚光透镜140B以向液晶面板40B照射蓝色成分光的方式使蓝色成分光大致为平行光。。

中继透镜151、中继透镜152抑制红色成分光的放大，同时在液晶面板40R上大致成像红色成分光。

液晶面板40R通过使红色成分光的偏振光方向旋转而调制红色成分光。在液晶面板40R的光入射面侧设置透过具有一个偏振光方向(这里是Z轴方向的偏振光)的光，并遮挡具有其他偏振光方向(这里是X轴方向的偏振光)的光的入射侧偏振片41R。在液晶面板40R的光射出面侧设置遮光具有一个偏振光方向(这里是Z轴方向的偏振光)的光，并透过具有其他偏振光方向(这里是X轴方向的偏振光)的光的射出侧偏振片42R。

同样，液晶面板40B使蓝色成分光的偏振光方向旋转而调制蓝色成分光。在液晶面板40B的光入射面侧设置透过具有一个偏振光方向(这里是Z轴方向的偏振光)的光，并遮挡具有其他偏振光方向(这里是X轴方向的偏振光)的光的入射侧偏振片41B。在液晶面板40B的光射出面侧设置遮挡具有一个偏振光方向(这里是Z轴方向的偏振光)的光，并透过具有其他偏振光方向(这里是X轴方向的偏振光)的光的射出侧偏振片42B。

液晶面板40G使绿色成分光的偏振光方向旋转而调制绿色成分光。在液晶面板40G的光入射面侧设置透过具有一个偏振光方向(这里是Y轴方向的偏振光)的光，并遮挡具有其他偏振光方向(这里是X轴方向的偏振光)的光的入射侧偏振片41G。在液晶面板40G的光射出面侧设置遮挡具有一个偏振光方向(这里是Y轴方向的偏振光)的光，并透过具有其他偏振光方向(这里是X轴方向的偏振光)的光的射出侧偏振片42G。

交叉分色棱镜50合成从液晶面板40R、液晶面板40G和液晶面板40B射出的光。交叉分色棱镜50向投影透镜310侧射出合成光(视频光)。

这里，从交叉分色棱镜50射出的视频光是透过在各液晶面板40的光射出面侧设置的射出侧偏振片42的光。因此，应注意从交叉分色棱镜50射出的视频光具有X轴方向的偏振光。

偏振光调整元件60将视频光调整为与沿由反射镜320反射的视频光的行进方向的垂直面(即，X-Z平面)大致正交的偏振光(即，Y轴方向的偏振光)。例如，偏振光调整元件60是将X轴方向的偏振光调整为Y轴方向的偏振光的1/2λ相位差板。

(视频光的偏振光)

下面，参考附图来说明从第1实施方式的投影光学系统射出的视频光的偏振光。图3是表示投影面210上的视频光的偏振光的图。

如上所述，通过X轴和Y轴来定义水面(投影面210)。通过X轴来定义由反射镜320反射的视频光的行进方向。通过Z轴来定义与水面大致正交的垂直方向。

如图3所示，投影面210设置在水面(即，X-Y平面)上。垂直面(即，X-Z平面)由入射到投影面210的入射光(视频光)和投影面210反射的反射光(视频光)来定义。

视频光通过上述的偏振光调整元件60，而被调整为与垂直面(即，X-Z平面)大致正交的偏振光(Y轴方向的偏振光)。即，视频光在投影面210上具有S偏振光。

(作用和效果)

第1实施方式中，将防护盖400a设置在由反射镜320反射的视频光的光路上。因此，可以抑制用户接触反射镜320而改变反射镜320的角度等。另外，防护盖400a具有透过由反射镜320反射的视频光的透过区域410。因此，不会被防护盖400a妨碍向投影面210上照射的视频光。这样，可以良好保持为了实现投影型视频显示装置100和投影面210的距离的缩短而设置的反射镜320的配置精度。

偏振光调整元件60将视频光调整为与垂直面(即，X-Z平面)大致正交的偏振光(Y轴方向的偏振光)。即，偏振光调整元件60在通过水面构成的投影面210上将视频光调整为S偏振光。这样，由于将视频光调整为S偏振光，所以可以将视频高效显示到通过水面构成的投影面210上。

例如，作为构成投影面210的水面，考虑水库中贮存的水的水面、流过壁面的水的水面等。

[第2实施方式]

下面，参考附图来说明第2实施方式。下面，主要说明第1实施方式和第2实施方式的不同点。

具体是，在第2实施方式中，考虑从交叉分色棱镜50射出的视频光的偏振光不一致的情形。

(视频光生成部的结构)

下面，参考附图来说明第2实施方式的视频光生成部的结构。图4是主要表示第2实施方式的视频光生成部200的图。图4中，对与图2相同的结构添加相同的附图标记。

如图4所示，视频光生成部200取代偏振光调整元件60而具有偏振光调整元件70。投影光学系统300具有偏振光调整元件80。

图4中，考虑在从交叉分色棱镜50射出的阶段中，红色成分光和蓝色成分光的偏振光和绿色成分光的偏振光不一致的情形。例如，考虑交叉分色棱镜50的反射特性，从射出侧偏振片42R和射出侧偏振片42B射出的红色成分光和蓝色成分光具有X轴方向的偏振光。另一方面，考虑交叉分色棱镜50的透过特性，从射出侧偏振片42G射出的绿色成分光具有Y轴方向的偏振光。

偏振光调整元件70是调整从交叉分色棱镜50射出的视频光中、具有一部分波长带宽的光的偏振光的窄带相位差板。例如，偏振光调整元件70不调整红色成分光和蓝色成分光的偏振光，而将绿色成分光的偏振光从Y轴方向的偏振光调整为X轴方向的偏振光。另外，偏振光调整元件70可以不调整绿色成分光的偏振光，而将红色成分光和蓝色成分光的偏振光从X轴方向的偏振光调整为Y轴方向的偏振光。

偏振光调整元件80与偏振光调整元件60同样，是1/2λ相位差板。偏振光调整元件80将与X轴方向的偏振光一致的视频光调整为Y轴方向的偏振光。另外，应注意在通过偏振光调整元件70将视频光调整为Y轴方向的偏振光的情况下，不需要偏振光调整元件80。

偏振光调整元件80设置在投影透镜310的光射出侧，但是偏振光调整元件80的配置并不限于此。偏振光调整元件80可以设置在视频光生成部200上，也可设置在偏振光调整元件70的光入射侧或光射出侧。

(作用和效果)

第2实施方式中，偏振光调整元件70调整从交叉分色棱镜50射出的视频光中具有一部分的波长带宽的光的偏振光。因此，即使从交叉分色棱镜50射出的视频光的偏振光不一致的情形下，也可在由水面构成的投影面210上将视频光调整为S偏振光。

[其他实施方式]

虽然通过上述的实施方式对本发明进行了说明，但是进行该公开的一部分的论述和附图不应理解为限定本发明。本领域内普通技术人员可从该公开明白各种替代实施方式、实施例和使用技术。

虽然通过上述实施方式对本发明加以说明，但是进行该公开的一部分的论述和附图不应理解为限定本发明。本领域内普通技术人员可从该公开明白各种替代实施方式、实施例和使用技术。

虽然在上述的实施方式中并没有特别提到，但是可以通过透明树脂和玻璃等的透光性部件来构成防护盖400a的至少一部分。透过区域410可以通过这种透光性部件来构成。

虽然在上述的实施方式中并没有特别提到，但是反射镜320在反射镜320和投影面210间聚光从视频光生成部200射出的视频光。透过区域410最好设置在通过反射镜320聚光视频光的位置附近。

上述的实施方式中，作为反射镜320示例了使用非球面镜的情形，但是反射镜320并不限于此。例如，作为反射镜320也可使用自由曲面镜。若在像差和分辨率上下功夫，则作为反射镜320也可使用球面镜。

上述实施方式中，作为视频光生成部200的结构示例了使用多个显示元件40的情形(3板式)，但是视频光生成部200的结构并未限于此。作为视频光生成部200的结构可以使用单个显示元件40(单板式)。

上述的第1实施方式中，偏振光调整部由偏振光调整元件60构成。上述的第2实施方式中，偏振光调整部由偏振光调整元件70和偏振光调整元件80构成。但是，偏振光调整部的结构并不限于此。偏振光调整部可以具有适当组合1/4λ相位差板、1/2λ相位差板、窄带相位差板的结构。例如，上述的第1实施方式中，也可取代偏振光调整元件60，在入射到反射镜320的视频光的光路和由反射镜320反射的视频光的光路上设置1对1/4λ相位差板。

根据各实施方式，如上所述，通过设置反射镜320，从而可以缩短投影型视频显示装置和投影面的距离。因此，可以抑制因人等进入到投影型视频显示装置和投影面之间而遮挡视频光。另外，在作为光源10使用LD的情况下，可以减少激光(视频光)照射到人的可能性。

Claims (4)

1、一种投影型视频显示装置，包括生成视频光的视频光生成部与将所述视频光投影到由水面构成的投影面上的投影光学系统，其特征在于：

所述投影光学系统具有反射从所述视频光生成部射出的所述视频光的反射镜；

该投影型视频显示装置包括偏振光调整部，其在所述投影面上，将所述视频光调整为与沿由所述反射镜反射的所述视频光的行进方向的垂直面大致正交的偏振光。

2、根据权利要求1所述的投影型视频显示装置，其特征在于：

所述视频光生成部具有将第1颜色成分光和第2颜色成分光反射到所述投影光学系统侧、而将第3颜色成分光透过到所述投影光学系统侧的颜色合成部；

由所述颜色合成部反射的所述第1颜色成分光和所述第2颜色成分光的偏振光与透过所述颜色合成部的所述第3颜色成分光的偏振光不同；

所述偏振光调整部具有设置在所述颜色合成部的光射出侧的窄带相位差板；

所述窄带相位差板调整从所述颜色合成部射出的所述视频光中的具有一部分波长带宽的偏振光。

3、根据权利要求1所述的投影型视频显示装置，其特征在于：

该投影型视频显示装置进一步具有防护盖，其设置在由所述反射镜反射的所述视频光的光路上；

所述防护盖具有透过所述视频光的透过区域；

所述反射镜在所述反射镜和所述投影面之间，聚光从所述视频光生成部射出的所述视频光；

所述透过区域被配置在通过所述反射镜聚光所述视频光的位置附近。

4、根据权利要求3所述的投影型视频显示装置，其特征在于：

所述防护盖的至少一部分由透光性部件构成；

所述透过区域由所述透光性部件构成。

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