CN101375207A - 具有灯移动系统的投影设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种投影设备，所述投影设备包括：适于产生光束且位于工作位置处的投影主光源，在所述工作位置处，所述主光源与光学投影系统对齐；适于更换所述主光源且位于第一空闲位置处的备用光源；导引器件，所述导引器件适于允许所述主光源且允许所述备用光源进行被导引的运动，以使所述主光源从所述工作位置移至第二空闲位置且使所述备用光源从所述第一空闲位置移至所述工作位置；所述导引器件允许所述主光源沿第一运动轨迹进行移动，所述第一运动轨迹不同于所述备用光源的第二运动轨迹。

Description

具有灯移动系统的投影设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的投影设备，特别是涉及一种视频投影仪。

背景技术

投影设备大体上包括两个主要部件组:即照明系统和投影系统。

照明系统包括一个或多个光源，所述一个或多个光源通常为弧光灯，但是所述一个或多个光源也可以是白炽灯或者发光二极管灯，所述光源产生投影图像所需要的光并且通常包括抛物面反射器或椭圆形反射器。通常，照明系统还包括第一光学元件组；例如就视频投影仪而言，用来对光源产生的射束进行平滑的非球面聚光器和集成光栅(integrated bar)，可以被视为照明系统的组成部分。

取而代之的是，投影系统关注于收集由照明系统产生的光并对所述光进行适当处理以便产生图像，特别是图像(在视频投影仪中为图像序列)的像素。

根据投影设备是电影投影仪(即视频投影仪)，还是图像投影仪例如幻灯片投影仪，投影系统可产生很大的变化，但是虽然如此，这两种投影设备仍然使用具有许多元件且存在共同问题的照明系统。

由于本发明特别涉及照明系统，因此本发明大体上可被应用于任何投影设备，无论是电影投影设备还是图像投影设备。然而，下面的描述将通过实例的方式而不是限制性的方式涉及视频投影仪。

如前文所述，已公知的视频投影仪，在图1中示意性地示出了所述视频投影仪的细节，包括带有相关联抛物面反射器的灯1，所述灯发射出通常具有圆形截面的光束。所述射束由附图标记2表示的非球面聚光器发送至包括由光学玻璃制成的平行六面体的集成光栅3，所述集成光栅对输出光束进行平滑处理。

从集成光栅射出的光束被照明系统收集，特别是，该光束被称作中继透镜并示意性地由附图标记4所表示的会聚透镜系统所收集，并随后被发送至在图1中并未示出的棱镜系统，根据已公知的技术，所述棱镜系统将所述光束分解成三个基本组成部分，所述三个基本组成部分朝向三块不同面板例如三个数字微镜器件(DMD)的活性表面进行传输。由附图标记5表示的虚线示意性地表示视频投影仪支承平面的剖面。

当灯出现故障时，上文描述的视频投影仪停止工作且灯必须被更换；该操作需要有可用的备用灯并且将会花费较长的时间。

在一些需要自动且快速地更换光源的应用中(例如为了确保在发生故障的情况下不能使用的时间是有限的或为了实现程序化的更换)，该投影设备包括可以被迅速置于工作位置以更换故障灯的备用灯。

图2和图3示出了两种已公知的包括主灯和备用灯的投影仪解决方案。

在图2a所示的第一种解决方案中，两个灯6和7被包含在相应的支承装置8和9中，所述灯可沿导引装置10仅垂直地进行滑动。

在图2a中，灯7处于工作状态，而灯6是处于非工作状态的备用灯。

如果灯7出现故障，则通过手动向下推动灯使得有可能获得图2b所示的状态，其中两个灯的作用发生了转换:即灯6处于工作状态，而灯7可以被更换且被用作备用灯。下一次更换将通过向上移动灯6和灯7而被实施。

图2a所示的解决方案存在在导引装置10的延伸方向上需要大量空间的主要缺点。因此，如果照明系统和投影系统被包含在同一容器内，这样就使得难以限制投影设备的尺寸。

图2a和图2b所示系统的进一步的缺点是难以在两种情况(图2a和图2b)下确保灯的精确定位和定向；实际上，如果灯没有被精确定位和定向到非球面聚光器上，这将导致效率产生显著的损失。

为了消除上述缺点，已经提出了图3所示的系统。在这种情况下，灯11和灯12均被固定，且光源的切换是通过转动反射镜13来实现的，如图3a和3b所示，所述反射镜通过枢轴被连接至点C。当反射镜处于图3a所示的位置处时，灯12处于工作状态，且灯11为备用灯；通过使反射镜13如图3b所示转动45°，灯11变成有效状态(active)且灯12可以被更换掉而变成备用灯。

该解决方案特别地具有光源11和12都必须远离聚光器2进行设置的缺点，从而延长了由灯产生的光束的路径并且降低了所述系统的光学效率。

发明内容

本发明的主要目的在于找到一种解决方案，所述解决方案对于本领域已公知的系统而言提供了另一可选方式并且允许简单快捷地更换灯且不必改变光路。

本发明进一步的目的在于解决用于投影设备中的灯的定位和定向问题，其中所述灯通过其机械移动被更换。

通过包括在所附权利要求书中所阐述特征的投影设备来实现本发明的这些和其它目的，所述权利要求书旨在作为本说明书的一体部分。

附图说明

通过下面的详细描述且通过附图将易于理解本发明进一步的目的和优点，所提供的详细描述和附图是非限制性实例，其中:

图1示出了使用一个灯的已公知的视频投影仪的照明系统；

图2示出了已公知的用于移动灯的装置；

图3示出了第二种已公知的用于移动灯的装置；

图4示出了根据本发明的用于移动灯的装置的第一实施例；和

图5示出了根据本发明的灯移动装置的第二实施例。

具体实施方式

应该注意到:由各个附图中相同的附图标记表示的框具有相同的功能，此外，附图表示的是投影在本文所述的各个装置的垂直平面上的投影图。

参见图4a，所述装置包括:

-由附图标记14表示的刚性容器，所述刚性容器装配有两个由附图标记15和16表示的形成约90°角的直的导引装置，

-由附图标记17表示的被锚固到所述容器的两个壁上的机械销，图中未示出所述壁，

-被包含在由附图标记20和21表示的相应的支承装置中的由附图标记18和19表示的两个灯。所述支承装置分别与销22和23成一体；如图4a突出所示，销22可在导引装置15中垂直地滑动，而销23可在导引装置16中水平地滑动，

-由附图标记24和25表示的两条臂，所述两条臂例如通过被刚性地固定到由附图标记27表示的支承装置上而彼此成一体，所述支承装置可以围绕销17进行旋转。

在图4a所示的情况下，灯19由于通过非球面聚光器2将其光束发送至光学系统而运行，而灯18为备用灯。当然，为了使所述光束到达非球面聚光器2，容器14必须具有对应于所述聚光器的孔口，所述孔口在图中未示出。

当作用力F例如以手动方式被施加到杠杆26上时，支承装置27且由此臂24和25沿着由附图标记30表示的箭头所指的方向进行转动，所述杠杆被紧固到支承装置27上，如图4a所示。臂24的旋转引起灯18的向下的垂直平移，因为销22受力而在导引装置15中进行滑动且因为所述运动被在臂24中获得的由附图标记28所示的槽所允许，所述销可以在所述槽内进行移动。同时，臂25的旋转引起向灯19的左侧的水平平移，因为销23受力而在导引装置16中进行滑动且因为所述运动被在臂25内获得的由附图标记29所示的槽所允许，所述销23可以在所述槽内移动。当所述装置到达图4b所示的位置处时，其中灯18照亮系统，而灯19可被更换并用作备用灯，所述旋转且由此所述灯被更换的操作结束。

为清晰起见，图4c示出了介于图4a所示的初始位置与图4b所示的最终位置之间的中间位置的所述装置；应该注意到:销22和23位于相应的槽28和29中。当然，为了更换灯18，图4所示的臂24和25的旋转方向有必要反转，且因此与所述附图中示出的作用力相反的作用力必须例如手动地被施加到杠杆27上。

根据上面的描述可易于理解所提出装置的优点:灯的移动发生在相对于视频投影仪的支承平面5而言的同侧上，而不会导致出现任何可接近性问题或空间问题且不会延长光束朝向光学系统方向的路径。

此外，灯的工作位置由顶点所示，导引装置15和16会聚在所述顶点中；因此，其相对于非球面聚光器2的位置是非常精确的且出现任何未对准的风险很低；这均适用于安装到支承装置20上的灯和安装到支承装置21上的灯。

代替手动方式的是，用于旋转臂所需的作用力可以是例如通过电动机获得的，如图5示意性地示出的:附图标记31所示的马达被紧固到容器14上且根据已公知的技术装配有螺纹转子，所述螺纹转子在图5中未示出，所述螺纹转子产生由附图标记32表示的蜗杆的水平线性运动；进而，所述蜗杆移动销33，由此将使支承装置27且因此使臂24、25围绕销17旋转所需的作用力传送至杠杆26。槽34促进销33的水平运动。容器14可具有用以允许蜗杆32通过的孔口，所述孔口在图5中未示出。

根据附图中未示出的进一步的实施例，可通过将支承装置27直接装配到马达的轴上从而实现转动运动。

同样，可通过两个相应的马达从而实现两个光源的移动，特别是与两个光源相关联的两个支承装置的移动。

通过使用马达来移动灯，有可能提供自动的灯更换功能:通过采用已公知的技术，在发生故障的情况下，传感器检测到灯处于关闭状态，并向控制马达的电路发送适当的信号，所述马达便在需要的方向上启动。

显然，可在不偏离本发明观点的新颖性精神的情况下，对根据本发明的灯移动装置作出多种改变。

例如，灯的自动更换不仅可以发生在出现故障时，而且可以预定的时间间隔进行灯的自动更换，以便在不同光源之间分配总的操作时间，或者以便能够使用具有不同规格如功率的光源；在这些情况下，例如通过以适当方式程序化的电子微处理器单元来控制马达。

此外，可设置控制器件(通过电缆和/或无线电被连接至电子单元)以允许用户或者维修技术人员根据需要更换和/或互换所述灯；例如，所述系统可以包括控制键盘(和有可能为显示器)。

最后，光源运动的导引装置，特别是支承元件运动的导引装置，可以是直的且形成不同于90°的角度(例如100°或110°或120°)，或者可以是至少部分地呈曲线，但优选仍会聚于顶点。

Claims (22)

1.投影设备，所述投影设备包括：

-适于产生光束的投影主光源，所述投影主光源位于工作位置处，在所述工作位置处，所述主光源与光学投影系统对齐，

-适于更换所述主光源的备用光源，所述备用光源位于第一空闲位置处，

-导引器件，所述导引器件适于允许所述主光源且允许所述备用光源进行被导引的运动，以使所述主光源从所述工作位置移至第二空闲位置且使所述备用光源从所述第一空闲位置移至所述工作位置，

其特征在于，

所述导引器件允许所述主光束沿第一运动轨迹特别是第一轴线进行移动，所述第一运动轨迹特别是第一轴线不同于所述备用光源的第二运动轨迹特别是第二轴线。

2.根据权利要求1所述的投影设备，其中所述导引器件包括两个正交且会聚的直的导引部分。

3.根据权利要求1或2所述的投影设备，其中所述投影设备包括适于包含所述设备的部件的容器，且其中所述第一空闲位置和所述第二空闲位置被包含在所述容器内。

4.根据权利要求3所述的投影设备，其中至少所述导引部分被包含在所述容器内，特别地在主光源更换阶段也是如此。

5.根据前述权利要求中任一项所述的投影设备，其特征在于，包括用于移动所述光源，特别是移动与所述光源相关联的支承器件，的器件。

6.根据权利要求5所述的投影设备，其中所述移动器件包括至少一条臂，所述至少一条臂具有纵向沟槽，与所述设备的光源成一体的销被插入所述纵向沟槽中，所述臂与旋转元件成一体，以使得所述臂的旋转在所述销上施加作用力从而使所述光源移动。

7.根据权利要求6所述的投影设备，其中所述移动器件包括两条臂，每条所述臂具有纵向沟槽，与所述设备的光源成一体的销被插入所述纵向沟槽中，所述臂与旋转元件成一体且可自由地通过枢轴被分别连接到所述主光源上和所述备用光源上，从而使得，通过所述旋转元件的旋转，所述臂在相应的销上施加作用力从而使相应的光源移动。

8.根据权利要求6或7所述的投影设备，其特征在于，包括机动化系统以便控制所述旋转元件的旋转。

9.根据权利要求8所述的投影设备，其特征在于，所述机动化系统包括由所述投影设备的电子单元控制的马达。

10.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，包括控制器件，所述控制器件被连接至所述电子单元以便允许所述设备的使用者控制所述马达从而更换投影光源。

11.根据权利要求8或9或10所述的投影设备，其中所述电子单元适于根据所述设备的运行参数来控制所述马达。

12.根据权利要求11所述的投影设备，其中所述运行参数包括所述投影光源的总运行时间。

13.根据权利要求12所述的投影设备，其中在每次投影时，所述控制单元适于将在所述主光源与所述备用光源之间具有更少的运行时间的光源移动至工作位置。

14.根据权利要求11或12或13所述的投影设备，其中所述运行参数包括与光源相关的故障指示。

15.根据权利要求14所述的投影设备，其特征在于，包括传感器，所述传感器适于检测光源的失效情况且适于将故障信号发送至所述控制单元。

16.根据前述权利要求中任一项所述的投影设备，其中所述主光源和所述备用光源具有不同的技术规格。

17.根据前述权利要求中任一项所述的投影设备，其特征在于，包括电子单元，所述电子单元适于将选择的光源移动至工作位置，该光源是基于由使用者通过控制器件发送的指令来选择的。

18.根据权利要求5至17中任一项所述的投影设备，其中所述移动系统包括传动器件(32)，所述传动器件适于将马达(31)的转子的旋转运动转换成在与旋转元件成一体的杠杆(26)的沟槽中滑动的止推销(33)的平移运动。

19.根据权利要求18所述的投影设备，其中所述传动器件包括蜗杆系统(32)，所述蜗杆系统被联接至所述转子的螺纹且适于导致所述销(33)进行平移。

20.根据权利要求5至17中任一项所述的投影设备，其中所述移动器件包括与旋转元件成一体的轴和适于转动所述轴的马达。

21.根据权利要求5至17中任一项所述的投影设备，其中所述移动器件包括两个马达，所述两个马达适于分别移动所述主光源和所述备用光源，特别是移动与所述光源相关联的支承器件。

22.根据前述权利要求中任一项所述的投影设备，其特征在于，位于工作位置处的光源的底侧被置于所述设备的支承底部上。

Images