CN103809355B - 自动聚焦设备、投影透镜设备以及图像投影装置 - Google Patents

Abstract

一种自动聚焦设备包括：将光源单元发出的光投影到投影目标表面上的光投影透镜单元；接收来自投影目标表面的漫反射光的光接收单元；将漫反射光引导至光接收单元的光接收透镜单元；从漫反射光计算到投影目标表面的焦距的计算单元；保持光源单元、光投影透镜单元以及光接收透镜单元的第一保持单元；保持光接收单元，并且被安装在第一保持单元上的第二保持单元；以及将第二保持单元向第一保持单元按压的按压单元。第二保持单元被配置成沿着形成在第一保持单元上的凹槽部，在第一保持单元的表面上可移位。本发明还涉及一种投影透镜设备以及图像投影装置。

Description

自动聚焦设备、投影透镜设备以及图像投影装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月13日在日本提交的第2012-249625号日本专利申请的优先权，并且其全部内容通过引用被结合在此。

技术领域

本发明涉及一种自动聚焦设备、投影透镜设备以及图像投影装置。

背景技术

通常，图像投影装置是已知的，该图像投影装置基于从个人电脑或者摄像机等接收的图像数据，通过使用从光源发出的光在图像形成单元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目标表面上，以便在投影目标表面上显示图像。这样的图像投影装置需要能够将图像投影到大屏幕上，并且尽可能地缩短图像投影装置和投影目标表面之间的距离，并且短距离投影的图像投影装置已经被开发出来了。

举例来说，在日本专利申请第H10-325982号中公开的图像投影装置配备了自动调整被投影的图像的焦距的自动聚焦设备。自动聚焦设备配备了与用于投影图像的光源设备分开的、用于测量到投影目标表面的距离的光源。从光源发出的光被投影目标表面反射，并且从投影目标表面反射的漫反射的光被安装在自动聚焦设备中的光接收元件所接收。自动聚焦设备通过计算从所接收的漫反射光到投影目标表面的焦距，来自动改变投影透镜的焦点位置。

在上述的自动聚焦设备中，接收的漫反射光的量依据安装在自动聚焦设备中的光接收元件的位置而变化；因此，要求了光接收元件的安装精度。但是，在传统的光接收元件的安装中，光接收元件被直接结合到自动聚焦设备的壳体上，这会导致效率低下的可使用性以及造成工作效率的降低以及精度的降低。

考虑到上述，需要提供一种允许光接收元件被准确的安装的自动聚焦设备。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分的解决传统技术中的问题。

一种自动聚焦设备包括：发出光的光源单元；光投影透镜单元，将从光源单元发出的光投射到投影目标表面上；光接收单元，接收来自投影目标表面的漫反射的光线；光接收透镜单元，将漫反射的光线引导到光接收单元中；计算单元，从由光接收单元接收的漫反射的光计算到投影目标表面的焦距；第一保持单元，保持光源单元、光投影透镜单元以及光接收透镜单元；第二保持单元，保持光接收单元，并且被安装在第一保持单元上；以及按压单元，将第二保持单元朝向第一保持单元按压。第二保持单元被配置成能在第一保持单元的表面上沿着在第一保持单元上形成的凹槽部上移位。

一种包括自动聚焦设备的投影透镜设备。自动聚焦设备包括：发出光的光源单元；光投影透镜单元，将从光源单元发出的光投射到投影目标表面上；光接收单元，接收来自投影目标表面的漫反射的光；光接收透镜单元，将漫反射的光引导到光接收单元中；计算单元，从由光接收单元接收的漫反射的光计算到投影目标表面的焦距；第一保持单元，保持光源单元、光投影透镜单元以及光接收透镜单元；第二保持单元，保持光接收单元，并且被安装在第一保持单元上；按压单元，弹性的将第二保持单元朝向第一保持单元按压；焦点改变机构，改变投影透镜的焦点；以及电机单元，基于计算出的焦距驱动焦点改变机构。第二保持单元被配置成能在第一保持单元的表面上沿着在第一保持单元上形成的凹槽部上移位。

一种包括投影透镜设备、光源设备以及自动聚焦设备的图像投影装置。自动聚焦设备包括：发出光的光源单元；光投影透镜单元，将从光源单元发出的光投射到投影目标表面上；光接收单元，接收来自投影目标表面的漫反射的光线；光接收透镜单元，将漫反射的光线引导到光接收单元中；计算单元，从由光接收单元接收的漫反射的光计算到投影目标表面的焦距；第一保持单元，保持光源单元、光投影透镜单元以及光接收透镜单元；第二保持单元，保持光接收单元，并且被安装在第一保持单元上；按压单元，弹性的将第二保持单元朝向第一保持单元按压；焦点改变机构，改变投影透镜的焦点；以及电机单元，基于计算出的焦距驱动焦点改变机构。第二保持单元被配置成能在第一保持单元的表面上沿着在第一保持单元上形成的凹槽部上移位。

当连同附图来考虑时，通过阅读以下的本发明的现有的优选的实施例的具体描述会更好的理解本发明上述的以及其他目的、特点、优点以及技术上的和工业上的重要性。

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设备和光源设备的截面图；

图4是显示根据实施例的自动聚焦设备的配置的立体图；

图5是显示根据实施例的自动聚焦设备的配置的后视图；

图6是显示根据实施例的自动聚焦设备的配置的侧视图；

图7是显示根据实施例用在自动聚焦设备中使用的按压单元的配置的立体图；

图8是显示根据实施例的将按压单元从自动聚焦设备中移除的状态的立体图；以及

图9是显示根据实施例的将按压单元从自动聚焦设备中移除的状态的后视图。

具体实施方式

以下将参考附图来解释根据本发明的配备了自动聚焦设备的图像投影装置的实施例。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。

如图1和2所示，投影透镜3被附接到上盖2。投影透镜3能够改变最终要被投影到投影目标表面上的视频或者图像数据的放大率。此外，光学设备20、光源设备30、扬声器单元40、壳体单元50、空气吸入单元60以及空气排出单元70被设置在构成投影仪1的壳体的主体部10中。

图3是图示光学设备20和光源设备30的详细配置的截面图。如图3中所示，光学设备20包括照明光学系统20a和投影系统20b。光学设备20进一步包括色轮25、光通道26、中继透镜27、平面镜28以及凹面镜29。这些部件被安装在光学设备20的主体部中。此外，图像形成单元21被安装在光学设备20中。图像形成单元21由DMD元件形成，该DMD元件是用于形成图像的图像形成元件。

圆盘状的色轮25每单位时间间隔旋转，将光源设备30发出的白光转换成RGB颜色的光，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，并且将从色轮25射出的光引导到中继透镜27。中继透镜27由两个透镜的组合构成，并且将从光通道26输出的光会聚，同时校正轴向色差。平面镜28和凹面镜29将从中继透镜27离开的光反射，以将光引导到图像形成单元21，以使光被聚焦在图像形成单元21上。图像形成单元21包括DMD元件；DMD元件具有由多个微镜构成的矩形镜面，并且对投影光进行处理和反射，以基于视频或图像数据，通过以时间分割的方式驱动微镜来形成预定的图像数据。

光源设备30包括，例如作为光源的高压水银灯。光源设备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，从光源设备30发出的白光被分成RGB，并且被引导到图像形成单元21。图像形成单元21根据调制信号形成图像。投影系统20b将形成的图像进行放大并投影。

在垂直方向上，在图像形成单元21的上方，即，在图3中的图像形成单元21的前面，安装有光线遮蔽板（OFFlightplate），用于接收不需要的光，该不需要的光没有被用作入射在图像形成单元21上的光中的投影光。当光进入图像形成单元21中时，根据视频数据，通过DMD元件的动作，以时间分割的方式操作多个微镜，并且通过微镜将要被使用的光反射到投影透镜3，并且将不要使用的光反射到光线遮蔽板。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，并且通过多个投影透镜3放大，并且被放大的视频光以被放大的方式被投影。

根据本发明实施例的投影透镜3配备有自动聚焦设备101。通过参考附图4和5来解释自动聚焦设备101的具体配置。图4是从前方观看自动聚焦设备101的图，以及图5是从后方观看自动聚焦设备101的图。自动聚焦设备101放置在光源设备30的相反侧与投影透镜3交叉。因此，来自光源设备30的热的影响能够被降低，并且能够执行稳定的以及高精度的自动聚焦。如图4和5中所示，自动聚焦设备101包括光投影透镜102、光接收透镜103、测量光源104、光接收单元105、控制单元109以及电机单元110。电机单元110驱动投影透镜3的焦点改变机构。测量光源104对应于光源单元，该光源单发出用于测量到屏幕的距离的光，该屏幕是投影目标表面。光投影透镜102将从测量光源104发出的光投影到屏幕上。光接收透镜103接收从屏幕反射的漫反射光，并且将必要量的光引导到光接收单元105。控制单元109（计算单元）基于由光接收单元105获得的光通量的量计算到屏幕的距离以及投影透镜3相对于屏幕的焦距，并且给驱动透镜的电机单元110关于移动量的指令。控制单元109在其基座上配备有用于距离计算的电路。

下面解释关于透镜驱动的处理的流程。控制单元109例如基于从光接收单元105输出的电子信号，进行基于三角测量的聚焦计算，并且计算投影透镜3的最佳焦点位置。具体的，控制单元109通过从光接收单元105输出的电子信号中找到所接收的光的图案的光强分布中的峰值位置，来检测光接收位置，并且根据光接收位置离开参考位置多少距离，来获取用于计算到屏幕距离的原始数据。然后，控制单元109通过使用三角测量法从获得的数据判定到屏幕的透镜距离，并且通过使用投影距离来计算最佳焦点位置。

控制单元109控制电机单元110，以便达到投影透镜3的计算出的焦点位置。上述的控制实际上通过投影图像而进行，举例来说，在投影仪1初始化等等的时候，能够在视觉上确认聚焦透镜移动以及图像变得聚焦。

随后，通过参考附图6和7来解释光接收单元105的布置。图6是从侧面看自动聚焦设备101的图，并且图7是从后面看自动聚焦设备101的图。如图6中所示，光接收单元105被光接收单元保持单元106（第二保持单元）所保持。此外，光投影透镜102，光接收透镜103，测量光源104，光接收单元105，控制单元109，电极单元110以及保持光接收单元105的光接收单元保持单元106被保持单元111（第一保持单元）所保持，该保持单元111是自动聚焦设备101的壳体。透过光接收单元103的漫反射的光穿过形成在光接收单元保持单元106上的孔（未示出）而到达光接收单元105。顺便提一句，在光接收单元105附接到光接收单元保持单元106之后，光接收单元105利用粘合剂等被粘接到光接收单元保持单元106。

光接收单元保持单元106被保持单元111以这样的方式保持，即，安装在保持单元111上的光接收单元保持单元106和设置用于和控制板连接的弹性底座108被按压单元107朝向保持单元111按压，以便开始与光接收单元105接触。图7是显示按压单元107的配置的图。如图7中所示，按压单元107具有支撑部107a和钩状部107b，并且由弹性材料制成。此外，在本实施例中，按压单元107由阻挡或抑制向光接收单元105传输电噪音分量的防护性材料构成。如图6中所示，按压单元107的支撑部107a被插入形成在保持单元111中的切口，并且钩状部107b被钩在形成在保持单元111上的锁闭部，以至于光接收单元保持单元106通过按压单元107的弹性被朝向保持单元111按压。

图8和9是显示光接收单元保持单元106被安装在保持单元111上以及按压单元107被移除的状态的图。如图8中所示，光接收单元保持单元106被附接到形成在保持单元111上的滑动部106b（凹槽部）。滑动部106b被形成在安装光接收单元保持单元106的表面上，以使滑动部106b的宽度与光接收单元保持单元106在箭头Y方向上的长度相同，并且光接收单元保持单元106能够通过沿着滑动部106b在箭头X方向上被滑动而移位。

为了确保聚焦的精度，光接收单元105需要从光接收透镜103引导的光束中获得足够的光量。因此，光接收单元105相对于光接收透镜103被安装，以便平行于屏幕的平面安放，并且在连接光投影透镜102和光接收透镜103的光轴的直线上。因此，滑动部106b被形成为位于连接光投影透镜102和光接收透镜103的光轴的直线上。

此外，光接收单元保持单元106设置有被操作部106a。被操作部106a是一个能够利用附接到自动聚焦设备101上的按压单元107从外部被操作的部分，并且被形成在通过插入例如细棍等使光接收单元保持单元106能够轻易滑动的位置。然后，在光接收单元保持单元106的位置被以这种方式调整之后，光接收单元保持单元106在能够获得来自光接收单元105的合适的输出的位置，被固定到保持单元111上。

附带的，控制单元109能够被设置有温度传感器，该温度传感器用于测量周围的温度，以使投影透镜3的焦点位置能够根据由温度传感器所测量的温度被校正。

在上述的根据本实施例的自动聚焦设备101中，在光接收单元105被光接收单元保持单元106保持之后，能够通过在保持单元111上滑动光接收单元保持单元106来进行位置调整。因此，能够很容易地确定光接收单元105能够适当地接收漫反射光的位置，并且通过位置调整能够实现高精度。

此外，光接收单元105以及弹性底座108被由防护性材料制成的按压单元107朝向保持单元111按压，从而可以抑制向光接收单元105传输电噪声，并且在不增加部件的数量的情况下，能够改善光接收单元105的输出精度。而且，按压单元107本身被钩在保持单元111上，而没有使用任何螺钉等，并且通过其自身的弹性固定到保持单元111，因此，能够防止部件数量的增加。

根据实施例，可以利用简单的配置实现改进光接收元件的安装精度的效果。

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)

1.一种自动聚焦设备，其特征在于，包括：

光源单元，所述光源发出光；

光投影透镜单元，所述光投影透镜单元将所述光源单元发出的光投射到投影目标表面上；

光接收单元，所述光接收单元接收来自所述投影目标表面的漫反射光；

光接收透镜单元，所述光接收透镜单元将所述漫反射光引导至所述光接收单元；

计算单元，所述计算单元从所述光接收单元接收的所述漫反射光，计算到所述投影目标表面的焦距；

第一保持单元，所述第一保持单元保持所述光源单元、所述光投影透镜单元以及所述光接收透镜单元；

第二保持单元，所述第二保持单元保持所述光接收单元，并且被安装在所述第一保持单元上；以及

按压单元，所述按压单元将所述第二保持单元向所述第一保持单元按压，其中

所述第二保持单元被配置成能沿着形成在所述第一保持单元上的凹槽部、在所述第一保持单元的表面上移位，并且

所述按压单元具有支撑部和钩状部，所述按压单元通过所述支撑部和所述钩状部被连接到所述第一保持单元，并且通过所述按压单元的弹性将所述第二保持单元向所述第一保持单元按压。

2.如权利要求1所述的自动聚焦设备，其特征在于，

所述按压单元由抑制向所述光接收单元传输电噪声分量的材料构成。

3.如权利要求1所述的自动聚焦设备，其特征在于，

所述第二保持单元具有被操作部，在所述按压单元被附接到所述自动聚焦设备的状态下，当所述第二保持单元被移位时，所述被操作部能够从所述设备的外面被操作。

4.一种包括自动聚焦设备的投影透镜设备，其特征在于，

所述自动聚焦设备包括：

光源单元，所述光源发出光；

光投影透镜单元，所述光投影透镜单元将所述光源单元发出的光投射到投影目标表面上；

光接收单元，所述光接收单元接收来自所述投影目标表面的漫反射光；

光接收透镜单元，所述光接收透镜单元将所述漫反射光引导至所述光接收单元；

计算单元，所述计算单元从所述光接收单元接收的所述漫反射光，计算到所述投影目标表面的焦距；

第一保持单元，所述第一保持单元保持所述光源单元、所述光投影透镜单元以及所述光接收透镜单元；

第二保持单元，所述第二保持单元保持所述光接收单元，并且被安装在所述第一保持单元上；

按压单元，所述按压单元弹性地将所述第二保持单元向所述第一保持单元按压；

焦点改变机构，所述焦点改变机构改变投影透镜的焦点；以及

电机单元，所述电机单元基于计算出的焦距，驱动所述焦点改变机构，并且

所述第二保持单元被配置成能沿着形成在所述第一保持单元上的凹槽部、在所述第一保持单元的表面上移位，并且

所述按压单元具有支撑部和钩状部，所述按压单元通过所述支撑部和所述钩状部被连接到所述第一保持单元，并且通过所述按压单元的弹性将所述第二保持单元向所述第一保持单元按压。

5.一种包括投影透镜设备、光源设备以及自动聚焦设备的图像投影装置，其特征在于，

所述自动聚焦设备包括：

光源单元，所述光源发出光；

光投影透镜单元，所述光投影透镜单元将所述光源单元发出的光投射到投影目标表面上；

光接收单元，所述光接收单元接收来自所述投影目标表面的漫反射光；

光接收透镜单元，所述光接收透镜单元将所述漫反射光引导至所述光接收单元；

计算单元，所述计算单元从所述光接收单元接收的所述漫反射光，计算到所述投影目标表面的焦距；

第一保持单元，所述第一保持单元保持所述光源单元、所述光投影透镜单元以及所述光接收透镜单元；

第二保持单元，所述第二保持单元保持所述光接收单元，并且被安装在所述第一保持单元上；

按压单元，所述按压单元弹性地将所述第二保持单元向所述第一保持单元按压；

焦点改变机构，所述焦点改变机构改变投影透镜的焦点；以及

电机单元，所述电机单元基于计算出的焦距，驱动所述焦点改变机构，并且

所述第二保持单元被配置成能沿着形成在所述第一保持单元上的凹槽部、在所述第一保持单元的表面上移位，并且

所述按压单元具有支撑部和钩状部，所述按压单元通过所述支撑部和所述钩状部被连接到所述第一保持单元，并且通过所述按压单元的弹性将所述第二保持单元向所述第一保持单元按压。