CN103064240A - 投影型显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种投影型显示装置，采用在朝向被投影面的光束通过的孔径部配有盖板的结构时，其能够抑制该盖板引起的画质劣化。其中，投影机具备：调制从光源灯(121)出射的光束的DMD(134)；将经由DMD(134)调制的光束放大投影到被投影面的投影光学单元(15)；形成于所述主体机壳(1)，且使从投影光学单元(15)出射的光束通过的投影口(4)；配置于投影口(4)，且使光束透过的盖板透镜(500)。在此，盖板透镜(500)的入射面(501)形成为：与该入射面(501)为平面形状的情况相比透过盖板透镜(500)的各主光线的入射角度变小的曲面形状。另外，出射面(502)形成为：与该出射面(502)为平面形状的情况相比透过盖板透镜(500)的各主光线的出射角度变小的曲面形状。
Description
技术领域
本发明涉及将光源所出射的光束由光调制元件调制、且放大投影到被投影面的投影型显示装置。
背景技术
历来，在投影型显示装置(以下称为“投影机”)中，从光源出射的光束被光调整元件调制、且被投影光学系统投影到被投影面。
在这样的投影机中，为了缩短投影距离，使投影光学系统的广角化加以实现。例如，投影光学系统由如下构成：由多个透镜构成的投影透镜单元；使投影透镜单元所出射的光束一边反射一边放大的反射镜。
投影透镜单元和反射镜配于主体机壳(cabinet)内。在主体机壳上，形成有孔径部，其使由反射镜反射而朝向被投影面的光束通过。在孔径部安装有透明的盖板，由反射镜反射的光束透过盖板被放出到外部。就盖板而言例如其光束的入射面和出射面由平坦的平板形成(例如，参照专利文献1)。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开2011-2650号公报
如上述，采用在孔径部配有盖板、且该盖板由平板形成这样的结构时，构成朝向被投影面的光束的各光线，即，这些光线中的主光线的大部分，从倾斜的方向入射盖板的入射面。由此，例如，如图10(a)所示，入射到盖板的各光线的一部分在盖板内面反复反射，各光线以多重状态从盖板出射，其结果是，在被投影面有产生多重图像之虞存在。另外，如图10(b)所示，由于各光线的色彩成分(波长成分)的折射率不同，导致在盖板入射面中产生分色(倍率色像差)之虞存在。此外，如图10(c)所示，若盖板介于各光线的光程上，则各光线的光程长度延长，因此像面的位置向后方位移。这时，主光线从倾斜方向入射盖板的入射面的光线，与主光线大体垂直入射盖板的入射面的光线相比，光程长度较长地延长，因此像面向后方的位移变大，其结果是，在由各光线形成的像面上产生像面弯曲像差之虞存在。
发明内容
本发明鉴于这样的课题而做，其目的在于，提供一种投影型显示装置，其在采用在朝向被投影面的光束通过的孔径部配有盖板的结构时，能够抑制该盖板引起的画质劣化。
本发明的投影型显示装置，具备：调制从光源出射的光束的光调制元件；将由所述光调制元件调制的光束放大投影到被投影面的投影部；配置有所述光调制元件和所述投影部的主体机壳；形成于所述主体机壳，且使从所述投影部出射的光束通过的孔径部；配置于所述孔径部，且使从所述投影部出射的光束透过的盖板。在此，所述盖板的入射面形成为：与该入射面为平面形状的情况相比透过所述盖板的各主光线的入射角度变小的曲面形状。另外，所述盖板的出射面形成为：与该出射面为平面形状的情况相比透过所述盖板的各主光线的出射角度变小的曲面形状。
根据本发明的投影型显示装置，透过盖板的各主光线，与盖板为平板的情况相比，以更小的入射角度入射盖板的入射面，且以更小的出射角度从盖板的出射面出射。
由此，构成从投影部出射的光束的各光线在盖板内面反复反射得到抑制，因此多重图像的发生得到抑制。另外，因为盖板入射面的各光线的折射受到抑制，所以能够抑制分色的发生。此外，因为盖板夹设所造成的光程长度的延长在各光线间的差变小，所以各光线的成像位置前后移动得到抑制。因此，可抑制各光线所形成的像面发生像面弯曲像差。
本发明的投影型显示装置，还能够为如下构成：所述盖板的入射面形成为所述各主光线的入射角度为0度的曲面形状，所述盖板的出射面形成为所述各主光线的出射角度为0度的曲面形状。
还有，在第二发明中，“入射角度为0度”包含使入射角度接近0度的角度(大致0度)的概念，并且，“出射角度为0度”包含使出射角度接近0度的角度(大致0度)的概念。
根据这样的构成，能够进一步抑制多重图像、分色和像面弯曲像差的发生。
本发明的投影显示装置，还能够采用在所述盖板的入射面形成有防反射膜这样的构成。
根据这样的构成，盖板的入射面的光束的反射得到抑制。在此，各主光线从倾斜方向入射防反射膜的表面时，根据各光线的色彩成分(波长成分)，防反射效果中产生差异。若是如此，则由于各色彩成分的光线，导致透过盖板的量不同，投影的图像上产生色斑之虞存在。这一点在上述的构成中，因为各主光线对于防反射膜的表面的入射角度变小，所以能够抑制防反射效果产生差异，能够抑制投影的图像上产生色斑。
在本发明的投影型显示装置中，所述投影部能够为如下构成，其包括：入射从所述光调制元件出射的光束的投影透镜部；反射透过该投影透镜部的光束并使之朝向被投影面的、且反射面为曲面形状的反射镜部。
根据这样的构成，利用投影透镜部和反射镜部，能够实现从光调制元件出射的光束的广角化，能够缩短投影距离。
如此，采用光束由投影部而得到进一步广角化的构成时，各主光线容易从更倾斜的方向(以更大的入射角度)入射盖板。
根据上述构成，能够缩小各主光线对于盖板的入射面的入射角度和各主光线从出射面的出射角度，因此既能够实现从光调制元件出射的光束的广角化，又能够抑制多重图像、分色和像面弯曲像差的发生。
如上，根据本发明，能够提供一种投影型显示装置，其在采用在朝向被投影面的光束通过的孔径部配有盖板的构成时，能够抑制由该盖板引起的画质劣化。
本发明的效果乃至意义，通过以下所示的实施方式的说明将更加清楚。但是，以下的实施方式不过是使本发明实施化时的一个示例，本发明不受以下的实施方式所述的任何限制。
附图说明
图1是表示实施方式的投影机的外观构成的图。
图2是表示实施方式的投影机的内部构造的图。
图3是模式化地表示实施方式的光调制单元的构成的图。
图4是模式化地表示实施方式的投影光学单元的构成的图。
图5是表示实施方式的反射镜和盖板透镜的构成的图。
图6是表示实施方式的盖板透镜的构成的图。
图7是表示变形例的反射镜和盖板透镜的构成的图。
图8是表示变形例的盖板透镜的构成的图。
图9是表示其他变形例的投影机的构成的图。
图10是用于就在盖板由平板形成时所产生的课题进行说明的图。
【符号说明】
1主体机壳
4投影口(孔径部)
12灯组件
121光源灯(光源)
13光调制单元
134DMD(光调制元件)
15投影光学单元(投影部)
200投影透镜单元(投影透镜部)
300反射镜(反射镜部)
500、550盖板透镜(盖板)
501、551入射面
502、552出射面
503、553AR涂层(防反射膜)
具体实施方式
以下，参照附图对于本发明的实施方式进行说明。
还有，以下，除去希望表现为“光束”的情况，将“光束”简单地称为“光”。
图1和图2是表示投影机的外观构成的图。图1(a)是从前方观看的投影机的立体图，图1(b)是从后方看的投影机的立体图。另外，图2是投影机的底视图。还有，为了说明的方便，在图1(a)、(b)和图2中，分别绘有表示前后左右的方向的箭头和表示上下方向的箭头。以下，同样在其他的附图中，根据需要，也绘有表示方向的箭头。
本实施方式的投影机，是所谓的短焦投影型的投影机。参照图1，投影机具备：有着大致长方体形状的主体机壳1。主体机壳1由下机壳2和从上方盖在下机壳2上的上机壳3构成。
在主体机壳1的上表面形成有：朝向后方下倾的第一倾斜面1a、接续此第一倾斜面1a而朝向后方上升的第二倾斜面1b。第二倾斜面1b朝向前斜上方，在该第二倾斜面1b上形成有投影口4。从投影口4向前斜上方出射的映像光，被放大投影到投影机的前方所配置的屏幕上。在投影口4配有盖板透镜500。对于盖板透镜500随后说明。
另外，在主体机壳1的上表面，设有灯用盖板5。灯用盖板5覆盖用于交换灯组件的灯用孔。此外，在主体机壳1的上表面，设有由多个操作键构成的操作键部6。
在主体机壳1的右侧面形成有端子部7。在端子部7上配有AV端子等各种端子。在投影机中，通过AV端子，输入输出视频信号和音频信号等的AV(Audio Visual)信号。另外，在主体机壳1的右侧面、且在端子部7的上方还设有吸气口8。通过吸气口8，外部空气被引入主体机壳1内。
在主体机壳1的左侧面，在前部和中央部设有排气口9、10。通过这些排气口9、10，主体机壳1内部的空气被排出到机外。另外，在主体机壳1的后面形成有出音口11。
图2是表示投影机的内部构造的图。该图是从前方看到的、拆除了上机壳3的状态的立体图。还有，为了方便，在图2中，光调制单元13和投影光学单元15由虚线描绘。
参照图2，在下机壳2的前部配置有：灯组件12、调制从灯组件12出射的光而生成映像光的光调制单元13。
灯组件12由光源灯121(参照图3)、和保持光源灯的灯架构成。灯组件12以能够从上方装卸的方式被保持在下机壳2上。
图3是模式化地表示光调制单元13的构成的图。
光调制单元13包括：色轮131、光隧132、中继光学系统(relay opticalsystem)133、DMD(数字微镜元件：Digtal Micromurror Device)134。
色轮131将来自光源灯121的白色光经时分分离成红、绿、蓝等各色光。光隧132其内部中空、且内面为镜面。入射到光隧132的光在通过内部时反复反射，而使强度分布均匀化。
中继光学系统133由2个中继镜133a、133b和2个凹面镜133c、133d构成，将从光隧132出射的光引导到DMD134。DMD134对于由中继光学系统133引导的光(红、绿、蓝等各色光)基于视频信号进行调制。
返回图3，光调制单元13配置在控制电路单元14的上方。在控制电路单元14中配有控制电路，其用于控制光源灯121和DMD134等的各种驱动部件。
在光调制单元13的后方配置有投影光学单元15。由DMD134调制的光束)(以下称为“映像光”)入射投影光学单元15。投影光学单元15放大所入射的映像光、且投影到屏幕等被投影面上。
在投影光学单元15的左方，配有电源单元16和扬声器单元17。电源单元16具备电源电路，对于投影机的各电装部件进行电源的供给。从扬声器单元17使在投影时与图像对应的声音被输出，并且所输出的声音从出音口11放出到外部。
图4是模式化地表示投影光学单元15的构成的图。还有，该图中，除了投影光学单元15以外，还模式化地绘有光调制单元13、控制电路单元14。
投影光学单元15由投影透镜单元200、反射镜300和外壳400构成。
投影透镜单元200具有多个透镜201。反射镜300是曲面反射镜。外壳400收容投影透镜单元200和反射镜300。在外壳400中，形成有出射映像光的出射口401。
外壳400的出射口401由盖板透镜500覆盖。若上机壳3组装到下机壳2上，则盖板透镜500从内侧嵌入到投影口4。
图5和图6是用于说明反射镜300和盖板透镜500的构成的图。
图5(a)是从上方看投影光学单元15的模式图，图5(b)是从侧方看投影光学单元15的模式图。在图5中，为了方便，外壳400省略图示。另外在图5(b)中，还示出由图5(a)的A-A’线切断的反射镜300和盖板透镜500。
图6(a)和(b)分别模式化地表示盖板透镜500的入射面501和出射面502的形状，盖板透镜500的纵剖面图和横剖面图。
如图5(a)和(b)所示，从光调制单元13出射的映像光，在从投影透镜单元200的光轴L移动到主体机壳1的上表面方向的位置，入射投影透镜单元200。所入射的映像光经由投影透镜单元200而受到透镜作用，在从光轴移动到主体机壳1的底面方向的位置，从投影透镜单元200出射。
反射镜300按照从投影透镜单元200的光轴L移动到主体机壳1的底面侧的方式配置。从投影透镜单元200所出射的映像光一边在上下方向及左右方向扩展一边入射反射镜300。
反射镜300其反射面301形成为凹曲面，映像光通过由反射面301反射而被广角化、且透过盖板透镜500、并朝向被投影面(屏幕面)。这时，映像光通过反射镜300的反射，在上下方向一旦被会聚后，再度一边扩展一边朝向被投影面。在本实施方式中，如图5(b)所示，设定反射镜300和盖板透镜500的位置关系的方式为，使映像光最聚集的位置F，相比盖板透镜500更靠近反射镜300侧。
盖板透镜500从正面看具有大致横宽的长方形状，由使映像光透过这样透明的树脂材料(环烯烃聚合物、聚碳酸酯等)或玻璃材料形成。另外，盖板透镜500形成得壁厚大致一定。
如图5(a)和(b)所示，映像光一边朝上下方向和左右方向扩散一边入射盖板透镜500。以与这样的映像光的出射状态对应的方式，使盖板透镜500的入射面501形成为：上下方向和左右方向均朝向映像光的进行方向而凹陷这样的曲面形状，出射面502形成为：上下方向和左右方向均朝向映像光的进行方向而突出这样的曲面形状。另外，就入射面501和出射面502而言，与上下方向相比，左右方向弯曲较平缓。
在盖板透镜500的入射面501上，实施作为防反射膜的AR涂层(抗反射涂层：AntiReflection Coating)503。AR涂层503利用光的干涉使入射面501的反射降低。
利用图6(a)和(b)，说明盖板透镜500的入射面501和出射面502的详细的面形状。
如图6(a)和(b)所示，盖板透镜500的入射面501其形成方式为，使构成映像光的各光线中的主光线的方向向量和入射面501所成的夹角大体垂直，即，形成为入射入射面501的各主光线的入射角度大致为0度(例如0±5度)这样的曲面形状。另外，盖板透镜500的出射面502其形成方式为，使各主光线的方向向量和出射面502所成的夹角大体垂直，即，形成为从出射面502出射的各主光线的出射角度大致为0度(例如0±5度)这样的曲面形状。
还有，构成映像光的各光线的出射方向，由投影透镜单元200和反射镜300的设计决定。因此，就盖板透镜500的入射面501和出射面502而言，与各光线的出射状态一致，以入射角度和出射角度大致为0度的方式，能够形成为球面形状、非球面形状、复曲面形状、环面形状、自由曲面形状等各种面形状。
如此，在本实施方式中，针对一边朝上下方向和左右方向扩散一边透过盖板透镜500的映像光，盖板透镜500的入射面501形成为各主光线的入射角大致为0度这样的曲面形状，出射面502形成为各主光线的出射角度大致为0度这样的曲面形状。
由此，如图5(a)和(b)所示，盖板透镜500的夹设所造成的各光线的光程长度的延长大致相等，因此，与盖板透镜500形成为平板状的情况不同(参照图10(c))，可抑制各光线的成像位置前后偏移。因此，可抑制在各光线所形成的像面产生像面弯曲像差。
另外，与盖板透镜500形成为平面状的情况不同(参照图10(a))，因为可抑制入射盖板透镜500的各光线的一部分在盖板透镜500的内面反复反射，所以可抑制在被投影面产生多重图像。
此外，与盖板透镜500形成为平面状的情况不同(参照图10(b))，在盖板透镜500的入射面501中，可抑制分色(倍率色像差)产生。
此外，虽然对于盖板透镜500的入射面501实施AR涂层503，但在上述实施的方式中，因为主光线对入射面501的入射角度大致为0度，所以能够抑制各光线从倾斜方向入射AR涂层503的表面而产生的色斑的发生。
因此，根据本实施的方式，采用在投影口4配有盖板透镜500这一构成时，能够抑制因盖板透镜500引起的画质劣化。
<变形例>
图7和图8是用于说明变形例的盖板透镜550构成的图。
图7(a)是从上方看投影光学单元15的模式图，图7(b)是从侧方看投影光学单元15的模式图。在图7中，为了方便，外壳400省略图示。另外，在图7(b)中，还示出由图7(a)的A-A’线切断的反射镜300和盖板透镜550。
图8(a)和(b)分别模式化地表示盖板透镜550的入射面551和出射面552的形状，是盖板透镜550的纵剖面图和横剖面图。还有，在图8(a)中，在从盖板透镜550至像面之间，各光线的光程的一部分被省略，省略的部分由虚线表示。
在本变形例中，如图7(b)所示，设定反射镜300和盖板透镜550的位置关系的方式是，使映像光最聚集的位置F，相比盖板透镜550更靠近被投影面侧。因此，映像光如图7(a)所示，一边在左右方向上扩散一边入射到盖板透镜550，但如图7(b)所示，在上下方向一边会聚一边入射盖板透镜550。以对应这样的映像光的出射状态的方式，盖板透镜550的入射面551形成的曲面形状为，在左右方向朝向映像光的行进方向凹陷，在上下方向朝向映像光的行进方向的相反方向突出。另外，出射面552形成的曲面形状为，在左右方向朝向映像光的行进方向突出，在上下方向朝向映像光的行进方向的相反方向凹陷。就入射面551和出射面552而言，相比上下方向，左右方向弯曲较平缓。
对于盖板透镜550的入射面551和出射面552的更详细的面形状进行说明。如图8(a)和(b)所示，入射面551其形成方式为，使构成映像光的各光线中的主光线的方向向量和入射面551所成的夹角大体垂直，即，形成为入射入射面551的各主光线的入射角度大致为0度(例如0±5度)这样的曲面形状。另外，出射面552其形成方式为，使各主光线的方向向量和出射面552所成的夹角大体垂直，即，形成为从出射面552出射的各主光线的出射角度大致为0度(例如0±5度)这样的曲面形状。
还有，如图7(b)所示，在盖板透镜550的入射面551上，与上述实施的方式同样，实施有AR涂层553。
如此，在本变形例中，对于一边在左右方向扩散、在上下方向会聚而一边透过盖板透镜550的映像光，盖板透镜550的入射面551形成为各主光线的入射角度大致为0度的曲面形状，出射面552形成为各主光线的出射角度大致为0度的曲面形状。由此，与上述实施的方式同样，能够抑制像面弯曲像差、多重图像、分色和色斑的发色，能够抑制因盖板透镜550引起的画质劣化。
<其他>
以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受上述实施方式限定。另外，本发明的实施方式在权利要求书的范围所示的技术思想的范围内，可以适宜进行各种变更。
例如，盖板透镜500的入射面501和出射面502，各自也不一定要形成为透过盖板透镜500的各主光线的入射角度和出射角度大致为0度这样的曲面形状。即，就入射面501和出射面502而言，至少形成为与盖板透镜500形成为平板状的情况相比而各主光线的入射角度和出射角度变小这样的曲面形状即可。但是，如上述实施方式，如果入射面501和出射面502分别形成为各主光线的入射角度和出射角度变大致为0度这样的曲面形状，则能够使因盖板透镜500引起的画质劣化的抑制效果进一步提高。
另外，在上述实施的方式中，例示的是作为投影光学系统使用了投影透镜单元200和反射镜300的短焦投影型的投影机。但是，本发明也能够适用于在投影光学系统中没有使用反射镜的投影机。例如，如图9所示，投影透镜单元52的前端部不从主体机壳51的前面突出，如此使投影透镜单元52配置在主体机壳51内。在主体机壳51的前面，形成有从投影透镜单元52出来的映像光通过的投影口53。在投影口53配有盖板透镜54。该盖板透镜54的入射面55和出射面56与上述实施方式同样，分别形成为各主光线的入射角度和出射角度大致为0度这样的曲面形状。
此外，在上述实施方式中，作为构成光调制单元13的光调制元件，使用的是DMD134，但并不限于此，也可以使用液晶面板。
此外，在上述实施的方式中，使用的是具有光源灯121的灯组件12，但也可以使用灯光源以外的光源，例如激光光源和LED光源。
另外，本发明的实施方式，在权利要求书的范围所示的技术思想的范围内，可以适宜进行各种变更。
Claims (4)
1.一种投影型显示装置，其特征在于，具备：
光调制元件，其调制从光源出射的光束；
投影部，其将由所述光调制元件调制的光束放大投影到被投影面；
主体机壳，其中配置有所述光调制元件和所述投影部；
孔径部，其形成于所述主体机壳，且使从所述投影部出射的光束通过；和
盖板，其配置于所述孔径部，且使从所述投影部出射的光束透过，
并且，所述盖板的入射面形成为：与该入射面为平面形状的情况相比透过所述盖板的各主光线的入射角度变小的曲面形状，
所述盖板的出射面形成为：与该出射面为平面形状的情况相比透过所述盖板的各主光线的出射角度变小的曲面形状。
2.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于，
所述盖板的入射面形成为所述各主光线的入射角度为0度的曲面形状，所述盖板的出射面形成为所述各主光线的出射角度为0度的曲面形状。
3.根据权利要求1或2所述的投影型显示装置，其特征在于，
在所述盖板的入射面形成有防反射膜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影型显示装置，其特征在于，
所述投影部包括：入射从所述光调制元件出射的光束的投影透镜部；反射透过该投影透镜部的光束并使之朝向被投影面的、且反射面为曲面形状的反射镜部。
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