CN103777449B - 照明光学系统以及图像投影装置 - Google Patents

Abstract

一种照明光学系统，包括透镜单元，该透镜单元被布置在发出的光到用于形成图像的图像形成元件的路径上；保持单元，该保持单元保持透镜单元；以及弹性体，该弹性体被附接到保持单元，并且具有一体形成的第一部分和第二部分，第一部分在光线的光轴方向上被施压以按压透镜单元，并且第二部分在垂直于光轴的方向上被施压以按压透镜单元。本发明还涉及一种图像投影装置。

Description

照明光学系统以及图像投影装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年10月25日在日本提交的日本专利申请第2012-235824号的优先权并且通过引用结合其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种照明光学系统以及图像投影装置。

背景技术

通常，图像投影装置是已知的，其根据从个人电脑（PC）或者摄像机等接收的图像数据，使得图像形成单元通过使用从光源发出的光来生成要被投影的图像，并且将生成的图像投影到例如屏幕的投影表面上，以便在投影表面上显示图像。这样的图像投影装置需要能够将图像投影到大屏幕上并且尽可能使得图像投影装置和投影表面之间的距离缩短，并且实现短投影距离的图像投影装置已经被开发出来了。

在图像投影装置中，用于扩大或压缩来自光源的光的透镜单元被布置在从光源到图像形成单元的光路上；因此，需要透镜单元被精确地固定到外壳。举例来说，在日本专利申请特开第2005-266702号公报中公开的图像投影装置中，透镜单元以透镜单元被插入到形成在外壳上的保持单元中的方式被固定，并且通过板簧部件被推压于保持单元。此外，在日本专利申请特开第2004-117931号公报公开的图像投影装置中，设置了用于在光轴方向上推动透镜单元的弹性部件以及在垂直方向上推动透镜单元的另一弹性部件。

但是，在实现短投影距离的图像投影装置中，透镜单元微小的偏移会造成很大的投影误差；因此，如上所述的透镜单元的固定需要以更高的精度来完成。

因此，需要能够以较高的精度固定位于从光源到图像形成元件的光路上的透镜单元的照明光学系统和图像投影装置。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种照明光学系统，包括透镜单元，该透镜单元被布置在发出的光到用于形成图像的图像形成元件的光路上；保持单元，该保持单元保持透镜单元；弹性体，该弹性体被附接到保持单元，并且具有一体形成的第一部分和第二部分，第一部分在光的光轴方向被施压以按压透镜单元，并且第二部分在垂直于光轴的方向上被施压以按压透镜单元。

当连同附图一起考虑时，本发明上述的以及其他的目的、特点、优点以及技术上的和工业上的意义通过阅读以下的本发明的现有的优选实施例的详细描述会得到更好的理解。

附图说明

图1是根据实施例的投影仪的立体图；

图2是上盖被移除的投影仪的立体图；

图3是根据实施例的光学装置和光源装置的截面图；

图4是图解从光的入射侧看的根据实施例的一对中继透镜的布置以及固定的说明图；

图5是图解从光的出射侧看的根据实施例的一对中继透镜的布置以及固定的说明图；

图6是图解从垂直于光的光轴的方向看的一对中继透镜的布置以及固定的说明图；以及

图7是根据实施例的弹性部件的立体图。

具体实施方式

以下将通过参考附图来说明根据本发明的作为图像投影装置的实例的投影仪的示意性的实施例。本发明可以被应用到其他包括扬声器并且需要抑制振动的电子装置中，并且能够被应用到例如PC和电视等。图1是投影仪1的立体图，并且图2是上盖2被移除的投影仪1的立体图。

如图1和2所示，投影透镜3被附接到上盖2上。投影透镜3能够改变最终要被投影在投影表面上的视频或者图像数据的放大率。此外，光学装置20、光源装置30、扬声器单元40、壳体单元50以及空气吸入单元60被布置在构成投影仪1的外壳的主体10中。

图3是图解光学装置20和光源装置30的具体配置的截面图。如图3所示，光学装置20包括照明光学系统20a和投影系统20b。光学装置20进一步包括色轮25、光通道26、中继透镜27a和27b、平面镜28以及凹面镜29。这些部件被布置在光学装置20的主体中。此外，图像形成单元21被布置在光学装置20中。图像形成单元21包括用作形成图像的图像形成装置的数字微镜装置（DMD）。

每个单位时间内，圆盘状的色轮25重复地将光源装置30发出的白光转换成红色、绿色和蓝色的光，并且将转换后的光朝向光通道26输出。光通道26通过粘合片状玻璃被形成为圆柱形状，并且将从色轮25射出的光导入中继透镜27中。中继透镜27作为由一对透镜构成的透镜单元，由两个中继透镜27a和27b的组合构成，并且使从光通道26输出的光会聚，同时校正光的轴向色差。中继透镜27位于从光源装置30发出的光被导向至形成图像的图像形成元件所经过的路径上。平面镜28和凹面镜29反射从中继透镜27输出的光，并且将反射的光导入到图像形成单元21中，以便光被聚焦在图像形成单元21上。图像形成单元21包括具有由多个微镜构成的矩形镜面的数字微镜装置（DMD），并且对投影光进行处理以形成预定的图像数据，并且根据视频或图像数据通过以时间分隔的方式驱动微镜来反射被处理的光。

光源装置30包括，例如作为光源的高压水银灯。光源装置30向光学装置20的照明光学系统20a发出白光。在照明光学系统20a中，从光源装置30发出的白光被分成红色、绿色和蓝色的光（RGB），并且被分开的光被导入图像形成单元21中。然后，图像形成单元21根据调制信号形成图像，并且投影系统20b放大并投影形成的图像。

OFF光板被设置在图像形成单元21的垂直方向上的上部，即图3中的近侧。OFF光板接收进入到图像形成单元21中的光以外的、没有被用作投影光L的不需要的光。当光进入图像形成单元21中时，根据移动的图像数据，通过DMD的操作，多个微镜以时间分隔的方式被激活。微镜将使用中的光反射到投影透镜3并且将要被舍弃的光反射到OFF光板。在图像形成单元21中，用于投影图像的光被反射到投影机构20b，通过投影透镜3被放大，由此被放大的图像光被投影。

接下来，通过参考图4至7来解释主体10中的中继透镜27的安装结构。图4是图解从光的入射侧看的中继透镜27a和27b的布置以及固定的说明性图。图5是图解从光的出射侧看的中继透镜27a和27b的布置以及固定的说明性图。图6是图解从垂直于光的光轴的方向看的中继透镜27a和27b的布置以及固定的说明性图。图7图解了用于固定中继透镜27的弹性部件70的形状。

如图4至6所示，中继透镜27a和27b被布置成大致平行于形成中继透镜27a和27b的壳体的保持单元，以便与从光源装置30发出的光的光轴共轴。保持单元由保持单元71和保持单元72构成，保持单元71具有沿着中继透镜27a的形状，保持单元72具有沿着中继透镜27b的形状。保持单元71实际上与中继透镜27a三点接触。三个接触点是接触部71a至71c。从光源装置30一侧看，接触部71a与中继透镜27a的右上部接触。从光源装置30一侧看，接触部71b与中继透镜27a的下端部接触。从光源装置30一侧看，接触部71c与中继透镜27a的左上部接触。接触部71a至71c关于穿过光轴的线呈线性对称。因此，保持单元71被成型，以致保持单元71的除了接触部71a至71c之外的其他部分被切除。因此，被切除的部分对应于不接触的部分。此外，保持单元72同样具有以相同方式形成的接触部72a至72c。

中继透镜27a和27b各自都有一个凸曲面和一个平面；曲面位于光的出射侧，并且平面位于光的入射侧。因此，在本实施例中，中继透镜27a的光入射侧表面与接触部71a至71c接触，并且中继透镜27b的光入射侧表面与接触部72a至72c接触。弹性部件70被插入到由保持单元71和72形成的空间中。弹性部件70被配置成与保持单元71和72的形状相匹配，并且通过插入被固定到保持单元71和72。弹性部件70是由例如板簧或者可弹性变形的树脂部件形成。

如图7所示，弹性部件70包括按压部73至78。按压部73（第一部分）从光出射侧向接触部71a，即在光轴方向上，按压中继透镜27a。按压部74（第一部分）从光出射侧向接触部71c，即在光轴方向上，按压中继透镜27a。按压部75（第一部分）从光出射侧向接触部72a，即在光轴方向上，按压中继透镜27b。按压部76（第一部分）从光出射侧向接触部72c，即在光轴方向上，按压中继透镜27b。从光源装置30看，按压部77（第二部分）从中继透镜27b的右上方斜向下向接触部72b，即在垂直于光轴的方向上，按压中继透镜27b。从光源装置30看，按压部78（第二部分）垂直向下朝向接触部71b，即在垂直于光轴的方向上，按压中继透镜27a。按压部77和78是以按压部77和78从单个部件分支的方式被一体形成的。

在上述的配置中，当将中继透镜27a和27b布置在主体10中时，弹性部件70是首先被布置的。然后，中继透镜27a要被设置在保持单元71中；但是，弹性部件70的按压部78、73和74被施压到中继透镜27a侧，因此通过中继透镜27a向旁边推动按压部73、74和78，以便不阻碍该布置，中继透镜27a被布置在保持单元71中。完成该布置之后，被中继透镜27a推动到旁边的按压部73、74和78试图回到它们的原始位置，并且因此，中继透镜27a被按压在接触部71a至71c上。

然后，中继透镜27b要被布置在保持单元72中；但是，弹性部件70的按压部77、75和76被施压到中继透镜27b侧，因此通过中继透镜27a向旁边推动按压部75、76和77，以便不阻碍该布置，中继透镜27b被布置在保持单元71中。完成该布置之后，被中继透镜27b推动到旁边的按压部75、76和77试图回到它们的原始位置，并且因此，中继透镜27b被按压在接触部72a至72c上。

在上述的照明光学系统中，一对中继透镜27a和27b被按压在保持单元71和72上，保持单元71和72由共享的弹性部件70构成外壳。因此，中继透镜能够通过少量零件被精确地固定和定位。此外，由于弹性部件70由一个部件形成，因此与弹性部件分开形成的情况相比，弹性部件70被稳固地固定到保持单元71和72，并且能够抑制中继透镜27a和27b的固定的移位；因此，可以进一步增加固定的精确度。

此外，用于从中继透镜27a的上面按压中继透镜27a的按压部78和用于从中继透镜27b的上部按压中继透镜27b的按压部77被形成为一个部分，并且因此弹性部件70能够更容易和精确地被形成。

而且，每个保持单元71和72的一部分被切除，而不是全部的保持单元71和72来保持中继透镜27a和27b，因此只有保持单元71和72的接触部71a至71c和72a至72c与中继透镜27a和27b接触；从而可以进一步增加固定的精确度。

保持单元71和72被配置成分别与中继透镜27a和27b的光入射侧表面接触。可选择地，保持单元71和72能够被配置成分别与中继透镜27a和27b的光出射侧表面接触。在这种情况下，弹性部件70的按压方向变成相反方向，因此有必要根据保持单元的位置来改变弹性部件70的形状。此外，中继透镜27a和27b的光出射侧表面具有曲面形状，并且因此，即使中继透镜27a和27b有轻微的偏移，相对于光入射侧来说，偏移的影响在光出射侧能够得到抑制。

而且，弹性部件70的按压部78和77被配置成斜向下按压中继透镜27a和27b，从而将向下的矢量和横向的矢量施加到中继透镜27a和27b上；但是，按压部78和77只需被配置成至少将向下的矢量施加到中继透镜27a和27b上。此外，按压部77和78不必要被形成为单个的部件。

而且，这里描述了使用DMD作为图像形成元件的配置；但是，其他图像形成元件，例如液晶元件也能够被使用。此外，不总是需要安装中继透镜27a和27b两者；可选择地，中继透镜27能够由一个中继透镜构成。

根据本发明，可以以较高的精确度固定位于从光源到图像形成元件的光路上的透镜单元。

尽管已经对于特定的实施例的完整和清楚的披露来描述了本发明，附加的权利要求并不对此有限制而是要被解释为包括在此处所阐述的基本教导的范围内本领域技术人员所能想到的所有的变形和可替换的结构。

Claims (5)

1.一种照明光学系统，其特征在于，包括：

透镜单元，所述透镜单元包括两个透镜且被布置在光被射至用于形成图像的图像形成元件的路径上；

保持单元，所述保持单元保持所述透镜单元；以及

弹性体，所述弹性体一体形成且被附接到所述保持单元，并且具有两组第一部分和一个第二部分，对一组所述第一部分在所述光的光轴方向上施压以按压所述透镜单元的一个透镜，对另一组所述第一部分在所述光的所述光轴方向上施压以按压所述透镜单元的另一个透镜，并且对所述第二部分的一部分在垂直于所述光轴的方向上施压以按压所述一个透镜，对所述第二部分的另一部分在垂直于所述光轴的方向上施压以按压所述另一个透镜。

2.如权利要求1所述的照明光学系统，其特征在于，

所述弹性体在所述光的所述光轴方向上从所述透镜单元的光出射侧向所述保持单元，按压所述透镜单元。

3.如权利要求1所述的照明光学系统，其特征在于，

在朝向所述保持单元的斜向下的方向上对所述弹性体施压，以便在垂直于所述光轴方向的方向上按压所述透镜单元。

4.如权利要求1所述的照明光学系统，其特征在于，

所述保持单元包括不与所述透镜单元接触的切除非接触部以及与所述透镜单元点接触的接触部。

5.一种图像投影装置，其特征在于，包括

如权利要求1-4中任一项所述的照明光学系统；

光源，所述光源射出光；

图像形成单元，所述图像形成单元接收从所述光源射出的、穿过所述照明光学系统的所述光，并且生成要被投影的图像，以及

投影透镜，所述投影透镜投射生成的图像。