投射型图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供抑制画面质量的降低，并可在空气中的灰尘和尘埃中保护光学部件的技术。在作为透镜凸缘和反射镜凸缘上弯曲形成的部件的透明盖的两端安装、在投射型图像显示装置内形成的自由曲面镜和自由曲面透镜的密闭空间中容纳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及投影型图像显示装置。
技术介绍
倾斜投影，即在相对于屏幕主平面的法线以规定的角度(例如从屏幕下方)来影图像的投影型图像显示装置中，在投射光学系统的射出光学部件中使用非球面以及自由 曲面的反射镜。一般来说，考虑到这样的反射镜的批量生产能力而用树脂成形，虽然可以蒸 镀铝或银来制造，但是，由于容易带电从而容易污染上空气中的灰尘或尘埃。如果擦去在反 射镜表面上的灰尘或尘埃，则在灰尘或尘埃中的比反射镜表面的涂敷材料硬的成分会对包 含这些成分的表面产生条或线的形状的损伤。这些损伤不仅与图像的对比度的降低相联 系，而且存在从损伤使水分进入从而使蒸镀膜生锈的不利情况。为了处理相关的问题，在日本专利特开2002-082387号公报中，提出了将投影光 学系统收容到打开了窗的框体中，通过在投影光学系统与屏幕之间配置由玻璃板等构成的 平板形状的透明板来防止反射镜表面的污染的技术。
技术实现思路
然而，对于相关的投影光学系统来说重视紧凑性，通过在射出光学部件中使用非 球面或自由曲面的反射镜来大幅缩短投射距离。因此，由于视角极大地加宽，根据上述技 术，画面的两端部的图像光向透明板入射的角度变大，由于由透明板造成的反射损失，画面 的两端部分变暗，这是一个问题。本专利技术的目的是抑制画质的降低，提供保护光学部件不受空气中的灰尘或尘埃的 影响的技术。为了解决上述问题，具备覆盖射出光学部件的透明部件。 附图说明图1是本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的概略截面图。图2是表示本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的光学系统的主要部分的侧 面图。图3是表示本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的光学系统的配置和光路的 XZ截面图。图4是表示本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的光学系统和光路的YZ截面 图。图5是表示本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的歪斜性能的示意图。图6是说明本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的光学部件的面序号的示意 图。图7是表示本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的斑点(Spot)性能的示意图。图8是表示本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的主要部分的立体图。图9是表示本专利技术的实施例的投射型图像显示装置的主要部分的立体图。 具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施例进行说明。另外，本专利技术不限于在图中表示的例子。图1是本专利技术的实施例的投射型图像显示装置1的概略截面图，图2是表示投射 型图像显示装置的光学系统的主要部分的侧面图。另夕卜，图1和图2是以XYZ正交座标系的YZ截面来表示光学系统的主要部分图。 在这里，XYZ正交坐标系的原点是形成后面所述的图像产生源8的图像显示元件10的显示 画面的中央，Z轴是与后面所述的屏幕20的法线平行的轴。Y轴是与屏幕20的画面的短边 方向即屏幕20的垂直方向平行的轴，X轴是与屏幕20的画面的长边方向即屏幕20的水平 方向平行的轴，如在图1所示，在投射型图像显示装置1中，在具备滚动轮2的支架4上安装的底 板6上具备用于显示图像的图像产生源8。在图像产生源8中包含例如反射型或投射型的 液晶平板或具备多个微小反射镜的图像显示元件10等的光调制元件以及用于照射光调制 元件的灯。另外，图像显示元件10可以是所谓的3板式的合成多个画面的方式，在这种情 况下，成为具备合成用棱镜等的合成光学系统。另外，图像产生源也可以包含投影型阴极射 线管。在图像显示装置10的光射出方向上配置有形成第一光学系统的投影透镜12。在 投影透镜12上具备包含具有旋转对称的面形状的多个折射透镜的前组14和由包含至少一 方的面具有旋转非对称的自由曲面的形状的透镜(以下，称为“自由曲面透镜”)的多个透 镜构成的后组16。将前组14配置在从图像显示元件10射出的光的行进方向一侧，将后组 16配置在从前组14射出的光的行进方向一侧。在从后组16射出的光的行进方向一侧配置有至少1个具有形成第二光学系统的 旋转非对称的自由曲面形状的反射面的反射镜(以下，称为“自由曲面镜”)。于是，在由自 由曲面镜18反射的光的行进方向上配置有屏幕20。另外，在本实施例中，作为第二光学系 统，也可以使用非球面镜。另外，在本实施例中，虽然形成将投影透镜12的透镜按直线排列，但是，如图3所 示，也可以将反射镜15配置在自由曲面镜18与投影透镜12的后组16之间，从而使投影透 镜12的光轴在X轴方向上弯曲。利用这样的方式，能够防止透射型图像显示装置的全长变 长。另外，为了防止透射型图像显示装置的全长变长，也可以在投影透镜12的前组14与后 组16之间或在前组14的途中配置反射镜15。在本实施例中，如图2所示，从投影透镜12的下端部Pl射出的光线Ll被自由曲 面镜18的下端部P3反射，被导入到屏幕20的下端部P6。另外，从投影透镜12的上端部 P2射出的光线L2被自由曲面镜18的上端部P5反射，被导入到屏幕20的上端部P8。如图2所示，将图像显示元件10配置成其显示画面的中央位于投影透镜12的光 轴上。于是，透过图像显示元件10的显示画面的中央，通过投影透镜12的入射光瞳的中央 进而朝向屏幕20上的画面中央的光线(以下称为“画面中央光线”)L3几乎沿着投影透镜 的光轴前进。画面中央光线L3被自由曲面镜18的反射面上的点P4反射，在屏幕20上的 画面中央的点P7相对于屏幕的法线L4按照规定的角度(即倾斜)入射(画面中央光线L3 与法线L4所成的角度(以下称为“斜入射角度”)作为θ s)。这样，若使从投影透镜12射出的光线相对于屏幕20斜入射，则投影的长方形的形 状成为梯形 ，即在梯形歪斜之外，产生了相对于光轴的不是旋转对称的各种像差。在本实施 例中，利用投影透镜12的后组16和第二光学系统(自由曲面镜18)的反射面对它们进行 修正。如图2所示，从点Ρ5到点Ρ8的光线L2的光路长与从点Ρ3到点Ρ6的光线Ll的 光路长相比变长。这里，从投影透镜12看，意味着屏幕上的像点Ρ8处于比像点Ρ6更远的 地方。这里，通过与屏幕上的像点Ρ8对应的物点(显示画面上的点)在与投影透镜12 更近的点上，或者与像点Ρ6对应的物点位于与投影透镜12更远的点上来进行像画面的倾 斜。具体地讲，使在图像显示元件1的显示画面的中央的法线矢量位于YZ平面中，向位于 自由曲面镜18的方向倾斜。虽然用于得到相对于光轴倾斜的像平面而使物平面倾斜的方法是已知的，对于实 用的大的视角，由物平面的倾斜引起的像面产生了相对于光轴的非对称的变形，难以用旋 转对称的投影透镜来进行修正。在这点上，在本实施例的投射光学系统中，由于使用旋转非对称的自由曲面透镜 22和自由曲面镜18能够与非对称像面的变形对应。因此，通过使物平面倾斜，能够大大降 低低次的像面的歪斜，在对由修正自由曲面透镜或自由曲面镜引起的像差进行修正上是有 效的。下面，对梯形歪斜和像差的修正进行详细说明。作为第一光学系统的投影透镜12， 其前组14是用于将图像显示元件10的显示画面投影到屏幕20上的主透镜，对在旋转对称 的光学系统中的基本的像差进行修正。投影透镜12的后组16包含旋转非对称的自由曲面 透镜22。这里，在本专利技术的实施例中，离自由曲面镜18最近的自由曲面透镜22相对于其射 出方向面向凹处而弯曲来形成。于是，第二光学系统具备具有旋转非对称的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投射型图像显示装置，其特征在于，具有：生成图像的图像产生源；第一光学系统，对来自所述图像产生源的所述图像进行放大投射，具有多个透镜；第二光学系统，对来自所述第一光学系统的图像进行反射；和透明部件，在所述第一光学系统与所述第二光学系统之间设置，覆盖射出所述多个透镜中配置在与所述第二光学系统最近位置的透镜的所述图像的面和对所述第二光学系统的所述图像进行反射的面之间，弯曲地形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：今福大辅，久田隆纪，吉川博树，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]