CN100576017C - 投影式显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供在用反射镜弯曲照明光学系统的U字形结构的投影式显示装置中，不用耐热性玻璃而构成减少热负荷并弯曲光源的反射镜的装置。在用冷镜(2)弯曲来自由灯(1a)和抛物面形状的金属反射器(1b)构成的光源(1)的光，经复眼积分器(3、4)供给光调制元件(10B、10G、10R)，并将经该光调制元件调制后的调制光用投影透镜放大投影的投影式显示装置中，用来自风扇(32)的冷却风冷却冷镜(2)，同时使透过冷镜(2)的紫外线及红外线出射到壳体(30)之外，防止紫外线及红外线再反射到灯侧(1a)。
Description
技术领域
本发明涉及显示彩色图像的投影式显示装置。
背景技术
投影彩色图像的投影式显示装置中，从照明光学系统出射的光，分成具有红(R)、绿(G)、蓝(B)三种色波长的光。分光后的三色光通过分别准备的液晶光阀，按照各色信号被调制。然后，将调制后的各色光再合成而形成的彩色图像由投影透镜出射，图像被投影到屏幕等。
在上述的投影式显示装置中，将照明光学系统直线配置的L字形结构与用反射镜弯曲照明光学系统的U字形结构是公知的。在这些投影式显示装置中，极为重要的是在何处吸收由光源发射的可见光以外的紫外线、红外线分量(UVIR分量)，并且该UVIR分量照射的光学部件的冷却。
一直以来，采用在光源前方配置UVIR截止滤波器，除去来自光源的UVIR分量的结构。但是，在该结构中，由于UVIR分量再反射到光源侧，引起光源的灯燃烧器(lamp burner)部温度上升，存在使光源灯的寿命降低的难题。
另一方面，提出了在用反射镜弯曲照明光学系统的U字形结构的投影式显示装置中，用冷镜作为弯曲来自光源的光的反射镜，反射可见光，并使可见光以外的UVIR分量的光出射到光路外的结构(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-219972号公报(图3，段落号0021至0023)
发明内容
一般，光源为将灯出射光大致平行光束化，采用玻璃制的反射器。但是，玻璃制的反射器万一灯破裂时反射器本身也破损，存在向显示装置内部散布玻璃等碎片的问题。另外，玻璃具有不易冷却的热特性，因此存在一旦熄灭灯后，温度降低至可再点亮灯燃烧器的湿度需要数分钟的时间的难题。
于是，通过将反射器金属化，防止破损，并且实现提高反射器的冷却特性的结构。但是，金属制的反射器将可见光以外的UVIR分量也全部向前方反射，因此对于弯曲来自光源的光的冷镜，带来比用玻璃制反射器时更高的温度，需要对冷镜进行温度措施。因此，作为冷镜需要使用耐热性玻璃，存在成本变高的问题。
本发明鉴于上述传统的问题构思而成，旨在提供在用反射镜弯曲照明光学系统的U字形结构的投影式显示装置中，不用耐热性玻璃而构成减少热负荷并弯曲光源的反射镜的装置。
本发明的投影式显示装置，用反射镜弯曲来自由灯和抛物面形状的反射器构成的光源的光，经复眼积分器(flyeye integrator)供给光调制元件，将经该光调制元件调制后的调制光用投影透镜放大投影，其特征在于：所述反射器由金属反射器构成，并设有使从所述光源被供给包括可见光、紫外线、红外线在内的光的反射镜冷却的部件，同时具备从所述光源的光中除去紫外线及红外线的紫外线及红外线除去部件，配置所述紫外线及红外线除去部件，以防止除去的紫外线及红外线再反射到灯侧。
另外，具有如下特征：所述反射镜由青板玻璃形成，在所述反射镜设置面上下设置通风口，沿着反射镜面引导冷却风，冷却反射镜面。
还有，可在所述反射镜的背面设置考虑反射镜的温度分布而形成的散热器。
可采用冷镜作为所述反射镜，使透过该冷镜的紫外线及红外线出射到光路外。
另外，所述反射镜可为全反射镜，在所述复眼积分器间，将紫外线及红外线截止滤波器相对光路倾斜地配置，使在所述紫外线及红外线截止滤波器反射的紫外线及红外线出射到光路外。
另外，所述反射镜可为全反射镜，并在所述复眼积分器的与所述反射镜相对的透镜面被覆紫外线及红外线截止的膜，使向灯侧的紫外线及红外线的反射光扩散。
本发明通过设置冷却被供给包含可见光、紫外线、红外线的光的反射镜的部件，在使用金属反射器也能以便宜的青板玻璃构成反射镜。并且，防止紫外线及红外线再反射到灯侧地构成，能够减小对灯的热负荷，并延长灯的寿命。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的将照明光学系统U字形配置的投影式显示装置的结构的模式图。
图2是表示本发明实施例2的将照明光学系统U字形配置的投影式显示装置的结构的模式图。
图3是表示本发明实施例3的将照明光学系统U字形配置的投影式显示装置的结构的模式图。
图4是表示本发明实施例4的将照明光学系统U字形配置的投影式显示装置的结构的模式图。
图5是表示将本发明用于背投式显示装置的实施例5的投影机部分的模式图。
图6是将本发明用于背投式显示装置的实施例5的模式侧视图。
图7是将本发明用于背投式显示装置的实施例5的模式前视图。
(符号说明)
1光源，1a灯，1b反射器，2冷镜，2a全反射镜，3、4复眼透镜，10、10R、10G、10B液晶显示装置，11二向色棱镜，20投影透镜，20、31通风口，32风扇。
具体实施方式
以下参照附图，就本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明实施例1的将照明光学系统U字形配置的，即光源与投影透镜U字状弯曲并配置的投影式显示装置的结构的模式图。还有，图中同一或相当部分表示同一符号，为避免说明的重复而不反复其说明。
如图1所示，光源1由高压水银灯1a和将由该灯1a射出的白色光大致平行光束化的抛物面形状的金属制反射器1b构成。作为反射器采用金属反射器1b，因此防止破损，并且提高反射器1b的冷却特性，并可缩短灯1a的可再点亮的时间。还有，金属制反射器1b将可见光以外的UVIR分量也全部向前方反射。
从光源1出射的光，通过由冷镜2构成的反射镜，将光路弯曲90度。该冷镜2具有反射可见光并使可见光以外的光透射的特性。因而，UVIR分量透过冷镜2，向光路外射出。为将从冷镜2射出的UVIR分量向投影机的引擎外射出，位于引擎外壳30的冷镜2背面的部位，设有开口部30a。这样，通过冷镜2，使UVIR分量透过并向光路外射出，减小对后级光学部件的热负荷。另外，可避免UVIR分量再反射到光源1侧，并可减小灯1a的热负荷。
通过抛物面形状的反射器1b以平行光出射的光，因冷镜2而使红外和紫外分量透过，可见光反射且光路90度弯曲。然后，通过由凸透镜组构成的第一、第二复眼透镜3、4组成的所谓复眼积分器光束分割。各光束会聚而入射偏振光变换元件5，偏振光方向对齐后出射。
另外，偏振光方向对齐的光通过聚焦透镜6等后，用二向色镜7使红色到绿色带的光透过，并反射蓝色带光。
由二向色镜7反射，且光路改变90度的蓝色带光通过全反射镜8改变光路90度，经由场透镜9B，入射到显示蓝色带光分量图像的蓝色用液晶显示元件10B，在此根据输入信号进行光调制。在液晶显示元件中设有入射侧偏振光片PI、出射侧偏振光片PO。
光调制后的光，入射二向色棱镜11，在二向色棱镜11内光路改变90度后入射到投影透镜20，放大投影并在屏幕(未图示)成像。
另一方面，透过二向色镜7的红～绿色带光入射二向色镜12。二向色镜12具有反射绿色带光的特性，因此在这里绿色带光反射，其光路改变90度，经由场透镜9G，入射到显示绿色带光分量图像的绿色用液晶显示元件9G，这里根据输入信号进行光调制。光调制后的绿色带光依次入射二向色棱镜11、投影透镜20，放大投影并成像于屏幕上。
透过二向色镜12的红色带光，经过透镜13～14或全反射镜16、17，从场透镜9R入射到显示红色带光分量图像的红色用液晶显示元件10R，这里根据输入信号进行光调制。光调制后的红色带光入射到二向色棱镜11，在二向色棱镜11中光路改变90度，入射到投影透镜20，且放大投影并成像于屏幕上。
另外，金属制反射器1b也将可见光以外的UVIR分量全部向前方反射，因此冷镜2非常热。通常作为冷镜的材料使用耐热玻璃，但在本实施例1中冷镜2采用便宜的青板玻璃，因此本实施例中采用冷却冷镜2的部件，作为冷镜2的材料，能够使用青板玻璃。
在图1所示实施例1中，在外壳30的冷镜2设置面上下设有通风口31，沿着反射镜面由上或下引入风扇32的风，以冷却反射镜面。如此，来自风扇32的冷却风沿着冷镜2的反射镜面流过，从而能够抑制冷镜2的温度上升，能够利用便宜的青板玻璃构成的冷镜。
图2是表示本发明实施例2的将照明光学系统U字形配置的投影式显示装置的结构的模式图。本实施例2在由青板玻璃构成的冷镜2的背面中央部设置散热器33，用来自风扇34的冷却风冷却该散热器33，以冷却冷镜2。本实施例中，冷镜2中央部分最热，因此在该部分设置散热器21提高冷却效率。另外，在本实施例中，在中央部分设置散热器21，但根据冷镜2的热的温度分布构成散热器21的形状。即，温度变高时可考虑增大或增多散热器21的风扇形状以增大冷却效果。
另外，若只用散热器33能够进行不致青板玻璃破损的冷镜2的冷却，则可省略风扇。
图3是表示本发明实施例3的将照明光学系统U字形配置的投影式显示装置的结构的模式图。在实施例1、2中，通过冷镜2将来自光源1的光弯曲90度，但在本实施例3中，用青板玻璃构成的全反射镜2a弯曲来自光源1的光。然后，在第一复眼透镜3与第二复眼透镜4之间，相对光路倾斜配置UVIR截止滤波器35。从光源1经由全反射镜2a导入的包含UVIR分量的光经过第一复眼透镜3，供给UVIR截止滤波器35。通过该UVIR截止滤波器35，UVIR分量反射，被除去UVIR分量的可见光分量透过后供给第二复眼透镜4。
UVIR截止滤波器35相对光路倾斜配置，因此反射的UVIR分量从光路偏离的方向反射。本实施例中，在反射的UVIR分量的光到达部位的引擎的外壳3上，设有开口部30b。这样，通过UV截止滤波器35，将UVIR分量向外壳30外发射，减小对后级光学部件的热负荷。另外，能够避免UVIR分量再反射到光源1侧，也能减小灯1a的热负荷。
如上所述，金属制反射器1b也将可见光以外的UVIR分量全部向前方反射，因此全反射镜2a非常热。因此，在本实施例中，采用冷却全反射镜2a的部件，作为全反射镜2a的材料能够采用青板玻璃。在图3所示实施例3中，在外壳30的全反射镜2设置面上下设置通风口31，沿着反射镜面由上或下导进风扇32的风，以冷却反射镜面。这样，使来自风扇32的冷却风沿着全反射镜2a的反射镜面流过，能够抑制全反射镜2a的温度上升，并能利用便宜的青板玻璃构成的全反射镜。另外，与实施例2同样，可在全反射镜2a的背面设置散热器。
图4是表示本发明实施例4的将照明光学系统U字形配置的投影式显示装置的结构的模式图。本实施例4中，在供给来自全反射反射镜2a的反射光的第一复眼透镜3的全反射镜2a侧的透镜面形成UVIR截止涂层3a。
通过设置在第一复眼透镜3透镜面的UVIR截止涂层3a扩散再反射到灯侧的光，减小灯侧的热负荷。
在本实施例4中外壳30的全反射镜2设置面上下设有通风口31，沿着反射镜面由上或下导进风扇32的风，以冷却反射镜面。这样，通过使来自风扇32的冷却风沿着全反射反射镜2a的反射镜面流过，能够抑制全反射镜2a的温度上升，可利用便宜的青板玻璃构成的全反射镜。另外，与实施例2同样，可在全反射反射镜2a的背面设置散热器。
图5至图7示出将本发明用于背投式显示装置的实施例5，图5是表示投影机部分的模式图，图6是模式侧视图，图7是模式前视图。
本实施例中背投式显示装置的投影机引擎40的结构与实施例1同样地构成，通过由青板玻璃构成的冷镜31，使来自光源1的可见光弯曲90度，UVIR分量透过冷镜2，由引擎部的外壳30的开口部发射到光路外。该冷镜2通过来自风扇32的冷却风而冷却反射镜面。还有，该投影机引擎40为了向本体背面设置的反射镜52投射映像光，透镜20a使映像光向斜后方投射。
还有，从透镜20a投射的映像光在反射镜52反射，映像光成像于屏幕51。
投影机引擎40中，光源1与投影透镜20aU字状弯曲地配置，光源1与投影透镜20a位于屏幕51侧下方部的正面。因而，交换光源1时，构成为可由屏幕51正面下方部装卸光源1。可容易进行交换作业。
在图5至图7所示背投式显示装置中，利用实施例1的投影机引擎，但也可适用实施例2或3的投影机引擎的结构。
本次公开的实施例中，所有内容均属例示，不应视作本发明的限定。本发明的范围不由上述实施例的说明表示，而由权利要求的范围来加以表示，与权利要求的范围相当以及在该范围内的所有变更均为本发明的范围所涵盖。
本发明可用于投影机、背投影机等投影式显示装置。
Claims (6)
1.一种投影式显示装置，用反射镜弯曲来自由灯和抛物面形状的反射器构成的光源的光，经复眼积分器供给光调制元件，将经该光调制元件调制后的调制光用投影透镜放大投影，其特征在于：所述反射器由金属反射器构成，并设有使从所述光源被供给包括可见光、紫外线、红外线在内的光的反射镜冷却的部件，同时具备从所述光源的光中除去紫外线及红外线的紫外线及红外线除去部件，配置所述紫外线及红外线除去部件，以防止除去的紫外线及红外线再反射到灯侧。
2.如权利要求1所述的投影式显示装置，其特征在于：所述反射镜由青板玻璃形成，在所述反射镜设置面上下设置通风口，沿着反射镜面引导冷却风，冷却反射镜面。
3.如权利要求1或2所述的投影式显示装置，其特征在于：在所述反射镜的背面设置考虑反射镜的温度分布而形成的散热器。
4.如权利要求3所述的投影式显示装置，其特征在于：采用冷镜作为所述反射镜，使透过该冷镜的紫外线及红外线出射到光路外。
5.如权利要求3所述的投影式显示装置，其特征在于：所述反射镜为全反射镜，在所述复眼积分器间，将紫外线及红外线截止滤波器相对光路倾斜地配置，使在所述紫外线及红外线截止滤波器反射的紫外线及红外线出射到光路外。
6.如权利要求3所述的投影式显示装置，其特征在于：所述反射镜为全反射镜，在所述复眼积分器的与所述反射镜相对的透镜面被覆紫外线及红外线截止的膜，使向灯侧的紫外线及红外线的反射光扩散。
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