CN1275069C - 光学装置和投影仪 - Google Patents

Abstract

在光学装置(44)中，投影透镜(46)的光轴(A)被设置在相对于液晶面板(441)的图像形成区域的中心轴(C)错开的位置，十字二向色棱镜(444)的光束入射端面的中心轴(B)被设置在位于，投影透镜(46)的光轴(A)和液晶面板(441)的图像形成区域的中心轴(C)之间，相对于液晶面板(441)的图像形成区域的中心轴(C)错开的位置。

Description

光学装置和投影仪

技术领域

本发明涉及光学装置和投影仪。

背景技术

在过去，根据图像信息，对从光源射出的光束进行调制，对其进行放大投影的投影仪用于展示，家庭影院的领域。

在这样的投影仪中，人们知道有多板式的投影仪，该投影仪以提高画质为目的，将从光源射出的光束分离为多种有色光，针对每种有色光进行调制。

例如，三板式的投影仪具备具有光源的照明光学系统，具有二向色镜的色分离光学系统，多个光调制装置，棱镜等的色合成光学系统，以及投影光学系统。

该照明光学系统具备积分器透镜(integrator lens)等的光束分割光学元件，以及聚光元件，通过光束分割光学元件，将从光源射出的光束分割为多个部分光束，通过聚光元件，将各部分光束重叠于光调制装置的图像形成区域。

上述色分离光学系统具备透射蓝色光，绿色光，反射红色光的二向色镜，透射蓝色光，反射绿色光的二向色镜，将从照明光学系统射出的光束，分离为红色光，绿色光，蓝色光。

上述光调制装置具有液晶等的光调制元件，基于图像信息，针对所入射的有色光，进行对应于图像信息的光调制，形成光学图像。

上述色合成光学系统具备光束入射端面，在该光束入射端面上，以相对方式设置有与各有色光相对应的光调制装置；光束射出端面，该光束射出端面射出合成后的光束，将通过各光束装置形成的每种有色光的光学图像合成，形成彩色图像。

上述投影光学系统对从色合成光学系统射出的光束进行放大投影，在屏幕上形成大画面的投影图像。

这样的投影仪，例如，在放置于桌子或台座上使用时，为了容易观察，被构成为进行使投影区域朝向投影光学系统的光轴的稍上方错开的所谓的仰射投影。

该仰射投影，如图8所示，为了使投影区域500的中心轴D相对于投影光学系统46的光轴A向Y(+)方向(仰射方向)错开，可通过使投影光学系统46的光轴A相对于光调制装置441的图像形成区域的中心轴C向Y(+)方向(仰射方向)错开来实现。

在过去，采用使光调制装置441的图像形成区域的中心轴C与色合成光学系统544的光束入射端面的中心轴B保持一致的结构，色合成光学系统544的高度方向的尺寸，对应于从光调制装置441射出的调制光束的高度方向的扩展而设定。

但是，如图8所示，在这样的过去的方案中，由于进行仰射投影的投影光学系统46的光轴A位于从色合成光学系统544的光束射出端面的中心轴B向Y(+)方向错开的位置，故在色合成光学系统544的Y(-)方向的端部分，未被纳入投影光学系统46的光束，从光束射出端面射出。

这样的色合成光学系统544，由于高度尺寸达到使未被纳入到投影光学系统46中的光束也从光束射出端面被射出，因此具有材料成本大大增加的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供可减小色合成光学系统的材料成本的光学装置和具有该光学装置的投影仪。

为此，本发明可采用下述的方案，实现上述目的。

一种光学装置，该光学装置具备光调制装置，该光调制装置针对每种有色光根据图像信息对多种有色先进行调制；色合成光学系统，该色合成光学系统具有与上述各光调制装置对向设置的多个光束入射端面，对通过上述各光调制装置进行了调制的有色光进行合成，将其射出，其特征在于：

上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴设置于相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴平行错开的位置。

一种投影仪，该投影仪具备光调制装置，该光调制装置针对每种有色光，根据图像信息对多种有色光进行调制；色合成光学系统，该色合成光学系统具有与上述各光调制装置对向设置的多个光束入射端面，对通过上述各光调制装置进行了调制的有色光进行合成，将其射出；投影光学系统，该投影光学系统将上述色合成光学系统形成的光学像放大投影，其特征在于，

上述投影光学系统的光轴被设置在相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴平行的错开的位置，

上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴被设置在位于上述投影光学系统的光轴和上述光调制装置的图像形成区域的中心轴之间，相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴平行的错开的位置。

具体地说，本发明的光学装置具备光调制装置，该光调制装置针对每种有色光，根据图像信息对多种有色光进行调制；色合成光学系统，该色合成光学系统具有与上述各光调制装置对向设置的多个光束入射端面，对通过上述各光调制装置进行了调制的有色光进行合成，将其射出，其特征在于，上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴设置于相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴错开的位置。

另外，优选此时，上述光学装置具备将在上述色合成光学系统形成的光学像放大投影的投影光学系统，上述投影光学系统的光轴被设置在相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴错开的位置，上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴被设置为位于上述投影光学系统的光轴和上述光调制装置的图像形成区域的中心轴之间，相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴错开。

在本发明中，通过将色合成光学系统的光束入射端面的中心轴设置于相对于光调制装置的图像形成区域的中心轴错开的位置，以使其在投影光学系统的光轴和光调制装置的图像形成区域的中心轴之间，可使色合成光学系统的光束射出端面的高度尺寸成为不使从光调制装置射出的光束中的未被纳入投影光学系统中的光束射出这样的高度。因此，可使色合成光学系统的高度尺寸为最小值的高度尺寸，可谋求色合成光学系统的小型化。因此，可减小色合成光学系统的材料成本。

此外，优选上述光调制装置的图像形成区域的中心轴，与上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的距离是基于上述投影光学系统的周边光量比而确定，在光调制装置的图像形成区域的中心轴与色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的距离由δ表示，上述投影光学系统的周边光量比由R表示，上述投影光学系统的中心附近的开口数量由NA表示，上述色合成光学系统的折射率由n表示，沿色合成光学系统的沿入射光束中心轴的长度由dp表示，上述光调制装置与上述色合成光学系统之间的距离由d表示的场合，则上述距离由下述公式(1)表示：

$\mathrm{\δ}\≥\frac{\mathrm{NA}(d+\mathrm{dp}/\sqrt{(n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2)}(1-\sqrt{R})}{2}...\left(1\right)$

该公式如下述这样求得。

如果投影光学系统的光轴从光调制装置的图像形成区域的中心轴的错开方向为Y(+)方向，从光调制装置的Y(+)方向侧射出的光射入投影光学系统的范围半径由P_o表示，从与光调制装置的Y(+)方向相反侧射出的光射入投影光学系统的范围的半径由P₁表示，则投影光学系统的周边光量比R由下述公式(2)表示。

R≥πP₁ ²/πP_o ²               ...(2)

当投影光学系统的中心附近的开口数量由NA表示时，则形成下述公式(3)。

$P_o=\mathrm{NA}(d+\mathrm{dp}/\sqrt{n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2})...\left(3\right)$

另外，光调制装置的图像形成区域的中心轴，与色合成光学系统的光束入射端面的中心轴之间的距离δ如公式(4)这样表示。

δ＝(P_o-P₁)/2                ...(4)

因此，通过将公式(2)和公式(3)代入公式(4)，获得公式(1)。

这样，由于光调制装置的图像形成区域的中心轴，与色合成光学系统的光束入射端面的中心轴之间的距离根据投影光学系统的周边光量比而确定，通过几何学方式给出，故容易确定光调制装置的图像形成区域的中心轴，与色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的错开量。

本发明的投影仪是具备光调制装置，该光调制装置针对每种有色光，根据图像信息对多种有色光进行调制；色合成光学系统，该色合成光学系统具有与上述各光调制装置对向设置的多个光束入射端面，对通过上述各光调制装置进行了调制的有色光进行合成，将其射出；投影光学系统，该投影光学系统将上述色合成光学系统形成的光学像放大投影，其特征在于，上述投影光学系统的光轴被设置在相对于向上述光调制装置入射的光束的中心轴基本平行的错开位置，上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴被设置在位于上述投影光学系统的光轴和向上述光调制系统入射的光束的中心轴之间，相对于向上述光调制装置入射的光束的中心轴基本平行的错开位置。

进一步优选，上述光调制装置的图像形成区域的中心轴与上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的距离基于上述投影光学系统的周边光量比决定，光调制装置的图像形成区域的中心轴与色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的距离，即δ由上述式(1)表示。

如果采用这样的发明，可获得与上述的光学装置的作用效果相同的作用效果。即，由于可将色合成光学系统小型化，可降低材料成本，因此，可提供材料成本不增加的投影仪。

附图说明

图1为从上方观看本实施方案的投影仪的整体透视图。

图2为从下方观看上述投影仪的整体透视图。

图3为表示从图1的状态，取下上机壳的状态的透视图。

图4为从图3的状态，取下控制基板的透视图。

图5为表示上述投影仪的光学组件的分解透视图。

图6为以示意方式表示上述光学组件的图。

图7为以示意方式表示液晶面板、十字二向色棱镜、投影透镜的配置的图。

图8为以示意方式表示液晶面板、十字二向色棱镜、投影透镜的现有技术的配置的图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的一个实施例进行描述。

(1.投影仪的主要构成)

图1为从上方前面侧观看本方明的投影仪1的透视图。图2为从下方背面侧观看投影仪1的透视图。

如图1和图2所示的那样，该投影仪1具备基本呈长方体形的外壳2，其通过注塑成形方式形成。该外壳2为收纳投影仪1的主体部分的合成树脂形成的框架，其包括上机壳21，下机壳22，该上机壳21，下机壳22按照可相互自由装卸的方式构成。

上机壳21如图1、2所示的那样，包括分别构成投影仪1的顶面、侧面、前面和背面的顶面部21A，侧面部21B，前面部21C和背面部21D。

同样，下机壳22也如图1、2所示的那样，包括分别构成投影仪1的底面、侧面、前面和背面的底面部22A，侧面部22B，前面部22C和背面部22D。

因此，如图1，图2所示的那样，在长方体状的外壳2中，上机壳21和下机壳22的侧面部21B，22B之间连续地连接，构成长方体的侧面部分210，同样，通过前面部21C，22C之间的连接，构成前面部分220，通过背面部21D，22D之间的连接，构成背面部分230，通过顶面部21A，构成顶面部分240，通过底面部22A，构成底面部分250。

如图1所示的那样，在顶面部分240，在其前方侧设置有操作面板23，在该操作面板230的附近，形成有声音输出用的扬声器孔240A。

在从前方看的右侧的侧面部分210中，形成有跨过2个侧面部21B，22B的开口211。在这里，在外壳2的内部，设置有后面将要描述的主基板51，以及界面基板52，通过安装于该开口211处的界面面板53，安装于该主基板51的连接部51B，以及安装于界面基板52上的连接部52A在外部露出。在这些连接部51B，52A处，外部的电子设备等与投影仪1连接。

在前面部分220处，在从前方看的右侧，在上述操作面板23的附近，形成有圆形的开口221，该开口221跨过2个前面部21C，22C。与该开口221相对应，在外壳2的内部，设置有作为投影光学系统的投影透镜46。此时，投影透镜46的前端部分从开口221在外部露出，可通过作为该露出部分的一部分的杆46A，以手动方式，进行投影透镜46的聚焦操作。

在前面部分220中，在与上述开口221相反侧的位置，形成有排气口222。在该排气口222中，形成有安全盖222A。

如图2所示的那样，在背面部分230中，在从背面看的右侧，形成有矩形状的开口231，接入连接器24从该开口231露出。

在底面部分250中，在从下方看的右端侧的中间位置，形成有矩形状的开口251。在该开口251处，以可自由装卸的方式设置有覆盖该开口251的灯盖25。通过取下该灯盖25，可容易地更换图中未示出的光源灯。

另外，在底面部分250中，在从下方看的左侧的背面侧的角部，形成有朝向内侧凹入一段的矩形面252。在该矩形面252中，开设有从外部吸入冷却空气用的吸气口252A。在该矩形面252上，以可自由拆卸的方式设置有覆盖该矩形面252的吸气口盖26。在该吸气口盖26中，开设有与吸气口252A相对应的开口26A。在该开口26A上，设置有图中未示出的空气过滤器，防止灰尘侵入的内部。

此外，在底面部分250上，在后方侧的基本中间位置，形成有构成投影仪1的支腿部的后支腿2R。另外，在底面部22A的前方侧的左右的角部，同样分别设置有构成该投影仪1的支腿部的前支腿2F。即，该投影仪1通过后支腿2R和2个前支腿2F，以3点支承。

2个前支腿2F分别按照可沿上下方向进退的方式构成，以便调整投影仪1的前后方向和左右方向的倾斜度(姿势)，可进行投影图像的位置调整。

另外，如图1，图2所示的那样，按照跨过底面部分250和前面部分220的方式，在外壳2的前方侧的基本中间位置，形成有长方体状的凹部253。在该凹部253处，设置有盖部件27，该盖部件27可沿前后方向滑动，其覆盖该凹部253的底侧和前侧。通过该盖部件27，在上述凹部253中，容纳有图中未示出的遥控器，该遥控器用于对投影仪1进行远程操作。

在这里，图3，图4为表示该投影仪1的内部的透视图。具体来说，图3为从图1的状态取下投影仪1的上机壳21的图。图4为从图3的状态，取下控制基板5的图。

在外壳2中，如图3，图4所示的那样，设置有电源组件3，该电源组件3沿背面部分设置，沿左右方向延伸；作为光学系统的光学组件4，该光学组件4设置于该电源组件3的前侧，其从平面看基本呈L字形；作为控制部的控制基板5，该控制基板5设置于这些组件3，4的上方和右侧。投影仪1的主体由这些装置3～5构成。

该电源组件3包括电源31和图中未示出的灯驱动电路(镇流器)，该灯驱动电路设置于该电源31的下方。

上述电源31向上述灯驱动电路，控制基板5等供电，该电力通过与上述接入连接器连接的图中未示出的电源缆线，由外部供给。

上述灯驱动电路向构成光学组件4的，在图3，图4中未示出的光源灯，供给由电源31供给的电力，与上述光源灯电连接。这样的灯驱动电路通过例如，在基板上布线而构成。

上述电源31和灯驱动电路基本平行地沿上下并排设置，它们所占有的空间在投影仪1的背面侧，沿左右方向延伸。

另外，电源31和灯驱动电路的周围通过左右侧开口的铝等的金属制的屏蔽部件31A覆盖。

该屏蔽部件31A除了具有作为引导冷却空气的通风管的功能，还具有使，通过电源31，或上述灯驱动电路产生的电磁噪音(noise)不泄漏到外部的功能。

控制基板5如图3所示的那样，包括主基板51，该主基板51按照覆盖组件3，4的顶侧的方式设置，其包括CPU，连接部51B等；界面基板52，该界面基板52设置于该主基板51的底侧，其包括连接部52A。

在该控制基板5中，根据通过连接部51B，52A而输入的图像信息，主基板51中的CPU等进行构成在后面将要描述的光学装置的液晶面板的控制。

主基板51的周围通过金属制的屏蔽部件51A覆盖。

(2.光学组件的具体组成)

在这里，图5为光学组件4的分解透视图。图6为以示意的方式表示光学组件4的图。

光学组件4如图6所示的那样，是以光学方式处理从构成光源装置411的光源灯416射出的光束，形成对应于图像信息的光学图像，对该光学图像进行放大，对其进行投影的组件，该光学组件4具备积分器(integrator)照明光学系统41；色分离光学系统42；中继光学系统43；光学装置44；预先安装于光学装置44上的投影透镜46；容纳这些光学部件41～44，46的合成树脂制成的光导47(图5)。

积分器(integrator)照明光学系统41为用于基本均匀地对构成光学装置44的3决液晶面板441(针对红、绿、蓝的每种颜色，分别形成液晶面板441R，441G，441B)的图像形成区域进行照明的光学系统，其具备光源装置411，第1透镜阵列412，第2透镜阵列413，偏振光转换元件414以及重叠透镜415。

该光源装置411包括作为放射光源的光源灯416和反射镜417，其通过反射镜417，对从光源灯416射出的放射状的光线进行反射，使其形成平行光线，将该平行光线朝向外部射出。该光源灯416采用高压汞灯。另外，除了该高压汞灯以外，也可采用金属卤化物灯(metal halide lamp)，或卤素灯等。另外，反射镜417采用抛物面镜。此外，也可代替抛物面镜采用将光变为平行光的凹透镜和椭圆面镜组合而形成的类型。

第1透镜阵列412具有下述组成，其中，从光轴方向看，具有基本呈矩形状的轮廓的小透镜呈矩阵状排列。各小透镜将从光源灯416射出的光束，分割为多个部分光束。各小透镜的轮廓形状按照呈基本与液晶面板441的图像形成区域的形状相类似的形状的方式设定。例如，如果液晶面板441的图像形成区域的高宽比(横向和纵向的尺寸的比例)为4∶3，则各小透镜的高宽比也设定为4∶3。

第2透镜阵列413具有与第1透镜阵列412基本相同的组成，在该组成中，小透镜呈矩阵状排列。该第2透镜阵列413具有下述功能，即，其与重叠透镜415一起，将第1透镜阵列412中的各小透镜的像形成于液晶面板441上。

偏振光转换元件414设置于第2透镜阵列413和重叠透镜415之间。这样的偏振光转换元件414将来自第2透镜阵列413的光，转换为1种偏振光，由此，提高光学装置44中的光的利用效率。

具体来说，通过偏振光转换元件414，转换为1种偏振光的各部分光通过重叠透镜415，最终基本上重叠于光学装置44的液晶面板441上。在采用对偏振光进行调制的类型的液晶面板441的投影仪1中，由于只能够采用1种偏振光，故产生其它种类的任意的偏振光的光源光416产生的光束的基本一半未被利用。因此，通过采用偏振光转换元件414，将从光源灯416射出的光束全部地转换为1种偏振光，可提高光学装置44的光的利用效率。另外，这样的偏振光转换元件414例如，在例如特开平8-304739号文献中进行了介绍。

色分离光学系统42具备2个分色镜421，422，以及反射镜423，其具有下述功能，即，通过该分色镜421，422，将从积分器(integrator)照明光学系统41射出的光束分离为红(R)、绿(G)、蓝(B)这3种颜色的有色光。

中继光学系统43具备入射侧透镜431，中继透镜433，以及反射镜432，434，其具有下述功能，即，将作为通过色分离光学系统42分离的有色光的红色光，导向液晶面板441R。

此时，在该色分离光学系统42中的分色镜421中，从积分器(integrator)照明光学系统41射出的光束中的，红色光成分和绿色光成分透射，蓝色光成分发生反射。通过分色镜421反射的蓝色光通过反射镜423反射，通过场透镜418，到达蓝色用的液晶面板441B。该场透镜418将从第2透镜阵列413射出的各部分光束，转换为与其中心轴(主光线)平行的光束。设置于其它的液晶面板441G，441R的光入射侧的场透镜418也是同样的。

另外，在从分色镜421透射的红色光和绿色光中，绿色光通过分色镜422反射，通过场透镜418，到达绿色用的液晶面板441G。另一方面，红色光从分色镜422透射，通过中继光学系统43，进一步通过场透镜418，到达红色光用的液晶面板441R。

此外，红色光采用中继光学系统43的原因在于：由于红色光的光路的长度长于其它的有色光的光路长度，为了防止光的发散等引起的光的利用效率的降低而使用。即，其原因在于：将射入到入射侧透镜431的部分光束原样传递到场透镜418。另外，虽然采用使3个有色光中的红色光通过中继光学系统43的方案，但是，并不限于此，例如，也可采用使蓝色光通过的方案。

光学装置44是根据图像信息，对已入射的光束进行调制形成彩色图像的装置，其包括通过色分离光学系统42分离的各种有色光射的3个入射侧偏振光片442；设置于各入射侧偏振片442的后段的作为光调制装置的液晶面板441R，441G，441B；设置于各液晶面板441R，441G，441B的后段的射出侧偏振片443；作为色合成光学系统的十字二向色棱镜444。

上述液晶面板441R，441G，441B是，例如，将多晶硅TFT用作开关元件。

在光学装置44中，通过色分离光学系统42分离的各有色光，通过上述3块液晶面板441R，441G，441B，入射侧偏振片442和射出侧偏振片443，根据图像信息被调制，形成光学图像。

入射侧偏振片442仅仅使通过色分离光学系统42分离的各有色光中的，一定方向的偏振光发生透射，吸收其它的光束，是在蓝宝石玻璃(sapphire glass)等的基板上贴付偏振膜的偏振片。另外，也可不采用基板，将偏振膜贴付于场透镜418上。

射出侧偏振片443也按照与射入侧偏振片442基本相同的方式构成，仅仅使从液晶面板441(441R，441G，441B)射出的光束中的，规定方向的偏振光发生透射，吸收其它的光束。另外，也可不采用基板，将偏振膜贴付于十字二向色棱镜444上。

该射入侧偏振片442和射出侧偏振片443按照相互的偏振轴的方向垂直的方式设定。

上述十字二向色棱镜444是将从射出侧偏振片443射出的，针对每种有色光调制的光学图像合成，形成彩色图像的装置。

在上述十字二向色棱镜444中，对红色光进行反射的电介体多层膜和对蓝色光进行反射的电介体多层膜沿4个直角棱镜的界面，基本上呈X字状设置，通过这些电介体多层膜，对3个颜色光进行合成。

(3.光学装置的构成)

在图7中，以示意方式表示液晶面板441，十字二向色棱镜444与投影透镜46的设置，该投影透镜46对通过该十字二向色棱镜444合成的彩色图像进行放大，对其进行投影。

如图7所示，本实施方案的光学装置44，为使投影区域500的中心轴相对于投影光学系统46的光轴A在Y(+)方向(仰射方向)错开，进行投影(仰射投影)，投影透镜46的光轴A被设置为在相对于液晶面板441的图像形成区域的中心轴C的Y(+)方向错开。另外，该十字二向色棱镜444的光束入射端面的中心轴B，被设置在投影透镜46的光轴A和液晶面板441的图像形成区域的中心轴C之间，相对于液晶面板441的图像形成区域的中心轴C，在Y(+)方向错开的位置。

该错开量，即十字二向色棱镜444的光束入射端面的中心轴B与液晶面板441的图像形成区域的中心轴C的距离，基于投影透镜46的周边光量比确定。在液晶面板441的图像形成区域的中心轴C与十字二向色棱镜444的光束入射端面中心轴B之间的错开量由δ表示，投影透镜的周边光量比由R表示，投影透镜46的中心附近的开口数量由NA表示，十字二向色棱镜444的折射率由n表示，沿十字二向色棱镜444的光束入射端面的中心轴B的长度尺寸由dp表示，液晶面板441和十字二向色棱镜444之间的距离由d表示的场合，则上述错开量δ由下述公式(5)表示。

$\mathrm{\δ}\≥\frac{\mathrm{NA}(d+\mathrm{dp}/\sqrt{(n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2)}(1-\sqrt{R})}{2}...\left(5\right)$

该公式如下述这样求得。

当从液晶面板441的仰射方向(图7的Y(+)方向)侧射出的光束射入投影透镜46的范围的半径由P_o表示，从与液晶面板441的仰射方向相反一侧(图7的Y(-)方向)射出的光射入投影透镜46的范围的半径由P₁表示，则投影透镜46的周边光量比R一般由下述公式(6)表示。

R≥πp₁ ²/πp_o ²                                 ...(6)

当投影透镜46的中心附近的开口数量由NA表示时，则NA由下述公式(7)表示，另外，导出公式(8)和公式(9)。

NA²＝tanθ_o                                    ...(7)

${\mathrm{NA}}^2=\frac{{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_o}{{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_o}...\left(8\right)$

${\sin \mathrm{\θ}}_o=\frac{\mathrm{NA}}{\sqrt{1+{\mathrm{NA}}^2}}...\left(9\right)$

十字二向色棱镜444的折射的公式由下述公式(10)表示。

sinθ_o＝nsinθ_p                                ...(10)

如果将公式(9)代入该公式(10)中，则形成下述公式(11)。

${\sin \mathrm{\θ}}_p=\frac{\mathrm{NA}}{n\sqrt{1+{\mathrm{NA}}^2}}...\left(11\right)$

进一步，从公式(11)，导出下述的公式(12)。

${\cos \mathrm{\θ}}_p=\sqrt{1-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_p}=\frac{\sqrt{n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2}}{n\sqrt{1+{\mathrm{NA}}^2}}...\left(12\right)$

在这里，P_o由下述公式(13)表示。

$P_o=d{\tan \mathrm{\θ}}_o+\mathrm{dp}\tan {\mathrm{\θ}}_p$

$=\mathrm{dNA}+\mathrm{dp}\frac{\mathrm{NA}}{\sqrt{n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2}}$

$=\mathrm{NA}(d+\frac{\mathrm{dp}}{\sqrt{n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2}})...\left(13\right)$

另外，液晶面板441的图像形成区域的中心轴C，与十字二向色棱镜444的光束入射端面的中心轴B的距离δ由公式(14)表示。

δ＝(P_o-P₁)/2                                ...(14)

然后，通过公式(6)，公式(13)，公式(14)，获得公式(5)。

另外，十字二向色棱镜444的光束射出端面的高度尺寸为，不使从液晶面板441射出的光束中的，未被纳入投影透镜46中的光束射出这样的高度。

投影光学系统46的光轴A被设置为相对于液晶面板441的图像形成区域的中心轴C在Y(+)方向错开。另外，十字二向色棱镜444的光束入射端面的中心轴B被设置在位于，投影透镜46的光轴A和液晶面板441的图像形成区域的中心轴C之间，相对于液晶面板441的图像形成区域的中心轴C，在Y(+)方向错开的位置。

因此，如果采用本实施方案，则可获得下述的效果。

在使投影区域500的中心轴D相对于投影光学系统46的光轴A在Y(+)方向(仰射方向)错开进行投影(仰射投影)的光学装置44中，投影透镜46的光轴A被设置为相对于液晶面板441的图像形成区域的中心轴C在Y(+)方向错开，十字二向色棱镜444的光束射出端面的中心轴B被设置为位于，投影透镜46的光轴A和液晶面板441的图像形成区域的中心轴C之间，相对于液晶面板441的图像形成区域的中心轴C在Y(+)方向错开。

过去，液晶面板441的图像形成区域的中心轴C与十字二向色棱镜444的光束入射端面的入射光束中心轴B保持一致，该十字二向色棱镜444的光束射出端面的高度尺寸按照对应于从液晶面板441射出的光束的高度方向的扩展而设定。因此，该十字二向色棱镜444的光束射出端面成为使未被纳入投影透镜46中的光束也射出这样的高度。

与此相对，在本实施方案中，十字二向色棱镜444中的光束入射端面的中心轴B设置于从液晶面板441的图像形成区域的中心轴C向仰射方向(图7的Y(+)方向)侧错开的位置，该十字二向色棱镜444的光束射出端面的高度尺寸成为不使从液晶面板441射出的光束中的，未被纳入投影透镜46中的光束从光束射出端面射出这样的高度。这样，提高使该十字二向色棱镜444的高度尺寸为最小值的高度尺寸，可实现十字二向色棱镜444的小型化，可降低材料成本。

此外，还可降低具有这样的光学装置44的投影仪的成本。

另外，由于液晶面板441的图像形成区域的中心轴C，与十字二向色棱镜444的光束入射端面的中心轴B之间的距离，根据投影透镜46的周边光量比确定，通过几何学方式给出，故容易确定液晶面板441的图像形成区域的中心轴C，与十字二向色棱镜444的光束入射端面中心轴B之间的错开量。

另外，本发明不限于前述的实施方案，本发明包括可实现本发明目的范围内的变形，改进等。

此外，作为根据图像信号进行光调制的光调制装置虽然采用了液晶面板441，但是并不限于此。即，作为进行光调制的光调制装置，也可采用使用微型反射镜的装置。

还有，在上述实施方案中，虽然将光学装置44装配于投影仪1中，但是并不限于此，也可将其装配于其它的光学仪器中。

Claims (7)

1.一种光学装置，该光学装置具备光调制装置，该光调制装置针对每种有色光根据图像信息对多种有色光进行调制；色合成光学系统，该色合成光学系统具有与上述各光调制装置对向设置的多个光束入射端面，对通过上述各光调制装置进行了调制的有色光进行合成，将其射出，其特征在于：

上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴设置于相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴平行错开的位置。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，

上述光学装置具备将在上述色合成光学系统形成的光学像放大投影的投影光学系统，

上述投影光学系统的光轴被设置在相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴平行错开的位置，

上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴被设置在位于上述投影光学系统的光轴和上述光调制装置的图像形成区域的中心轴之间的位置。

3.根据权利要求2所述的光学装置，其特征在于，

上述光调制装置的图像形成区域的中心轴，与上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的距离，基于上述投影光学系统的周边光量比而确定，

在上述光调制装置的图像形成区域的中心轴与上述色合成光学系统的光束入射端面中心轴的距离由δ表示，上述投影光学系统的周边光量比由R表示，上述投影光学系统的中心附近的开口数量由NA表示，上述色合成光学系统的折射率由n表示，沿上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的长度由dp表示，上述光调制装置与上述色合成光学系统之间的距离由d表示的场合，则δ由下述公式表示：

$\mathrm{\δ}\≥\frac{\mathrm{NA}(d+\mathrm{dp}/\sqrt{(n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2)}(1-\sqrt{R})}{2}\·$

4.根据权利要求2所述的光学装置，其特征在于，

从上述投影光学系统被放大投影的光学像的中心轴与上述投影光学系统的光轴在仰射方向错开，

上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴在上述仰射方向错开。

5.一种投影仪，该投影仪具备光调制装置，该光调制装置针对每种有色光，根据图像信息对多种有色光进行调制；色合成光学系统，该色合成光学系统具有与上述各光调制装置对向设置的多个光束入射端面，对通过上述各光调制装置进行了调制的有色光进行合成，将其射出；投影光学系统，该投影光学系统将上述色合成光学系统形成的光学像放大投影，其特征在于，

上述投影光学系统的光轴被设置在相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴平行的错开的位置，

上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴被设置在位于上述投影光学系统的光轴和上述光调制装置的图像形成区域的中心轴之间，相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴平行的错开的位置。

6.根据权利要求5所述的投影仪，其特征在于，上述光调制装置的图像形成区域的中心轴，与上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的距离，基于上述投影光学系统的周边光量比而确定，在上述光调制装置的图像形成区域的中心轴与上述色合成光学系统的光束入射端面中心轴的距离由δ表示，上述投影光学系统的周边光量比由R表示，上述投影光学系统的中心附近的开口数量由NA表示，上述色合成光学系统的折射率由n表示，沿上述色合成光学系统的光束入射端面的中心轴的长度由dp表示，上述光调制装置与上述色合成光学系统之间的距离由d表示的场合，则δ由下述公式表示，

$\mathrm{\δ}\≥\frac{\mathrm{NA}(d+\mathrm{dp}/\sqrt{(n^2(1+{\mathrm{NA}}^2)-{\mathrm{NA}}^2)}(1-\sqrt{R})}{2}\·$

7.根据权利要求5所述的投影仪，其特征在于，

从上述投影光学系统被放大投影的光学像的中心轴与上述投影光学系统的光轴在仰射方向错开，

上述投影光学系统的光轴相对于上述光调制装置的图像形成区域的中心轴在上述仰射方向错开。

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