CN102135719A - 投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种投影仪，其包括：第一灯；与第一灯方向相同的第二灯；向外发射图像光的投影光学系统；第一反射镜，反射来自第一灯或第二灯的光以使之进入照明光学系统的；可动反射镜，在第一灯接通时，通过偏离连接第一灯与第一反射镜的光路，使光直接进入第一反射镜，而在第二灯接通时，通过设置到所述光路上来反射光，以使之进入第一反射镜；和第二反射镜，反射来自第二灯的光，以使之进入可动反射镜。

Description

投影仪

技术领域

本发明涉及投影仪。

背景技术

作为投射图像的显示装置的投影仪使用高强度灯作为光源，以穿过例如液晶面板的光照射屏幕等。已知一种配备有两个灯的双灯型投影仪。双灯型投影仪可分为两种类型，一种是同时接通两个灯以增加亮度，而另一种是切换型，通常只接通并使用一个灯，而保留另一个灯作为后备。

容纳在投影仪中的灯接通期间会发热，使灯的温度或投影仪内的温度上升。因此，投影仪内安装有例如供气扇或排气扇等冷却系统，以冷却灯和投影仪的内部。

日本专利申请特开2003-29341号公报公开了一种投影显示器，其具有高电能消耗光源和低电能消耗光源，并通过光轴切换反射镜来切换光轴，以试图降低电能消耗。

注意，如图4所示，现有技术的双灯切换投影仪以物理对称关系配置有两个灯12，同时在两者间夹持有照明光学系统20和可动反射镜14。图4是现有技术的投影仪10的俯视图。图4示意性地示出了在移除投影仪10的外壳的状态下的光学系统的主要内部部件和排气扇50。

图4所示现有技术的投影仪10包括灯12、可动反射镜14、照明光学系统20、投影光学系统30和排气扇50。在双灯切换型投影仪10中，只从两个灯12中的一个灯12照出光。两个灯12配置成使光的照射方向彼此相反。

可动反射镜14配置成使得来自一个灯12的光的入射角变成约45度，并在接通该灯12时，使来自该灯12的光反射至照明光学系统20。当接通另一灯12时，通过沿适当方向使可动反射镜14旋转约90度，来使来自另一灯12的光反射至同一照明光学系统20。被可动反射镜14反射的光进入照明光学系统20。

照明光学系统20暂时将入射光分离成三原色(RGB)，然后使分离的光穿过液晶面板70R、70G和70B，用于合成。照明光学系统20包括蝇眼透镜61、PS传感元件62、聚光透镜63、二向色反射镜64和66、反射镜65、67和68、正交棱镜69、和液晶面板70R、70G和70B。由照明光学系统20合成的光经由投影光学系统30作为图像从投影光学系统30投射到屏幕等上。

图4所示灯12的反射器呈抛物线形状，但是也可将图5所示反射器呈椭圆形状的灯22用作投影仪10的光源。图5是现有技术的投影仪10的俯视图。虽然反射器呈抛物线形状的灯12照射的是平行光，但是反射器呈椭圆形状的灯具有使照射光朝存在于光照射方向的另一焦点聚集的性质。因此，当使用反射器呈椭圆形状的灯22时，先通过使用透镜24、25等中的至少一个透镜使来自光源的光变成平行光，然后再使之进入照明光学系统20。灯22与透镜25之间的总距离(＝M1+M2+M3)，即图5中灯22与透镜24之间的距离M1、透镜24与可动反射镜26之间的距离M2和可动反射镜26与透镜25之间的距离M3，由灯22的反射器以及透镜24和25的性质确定。因此，当使用反射器呈椭圆形状的灯22时，灯22的位置由灯22的反射器和透镜24和25的性质确定。

注意，可动反射镜14/26、照明光学系统20和投影光学系统30的构造对于反射器呈抛物线形状的灯12和反射器呈椭圆形状的灯22来说是一样的。

因此，在现有技术的投影仪10中，两个灯12/22配置成彼此相对，并在两个灯12/22的中间位置配置用于切换光路的可动反射镜14/26。灯12/22的配置以及可动反射镜14/26和照明光学系统20的配置作为光学设计来说是简单的。然而，如图4和5所示，一个灯12/22的端部P与投影光学系统30的光的发射点R之间的距离L4变长。当投影仪10的外部形状确定时，投影光学系统30的光轴(穿过发射点R的轴线)在多数情况下通常设置在外部形状的中心。然而，为此目的，必须相对于投影光学系统30的光轴对称地设置距离L4。因此，外部形状的宽度至少需为L4×2，导致投影仪10整体的大型化。

因为两个灯12/22是分开设置的，所以有必要为各灯12/22构造冷却系统。具体地，有必要通过相应于灯12/22的位置来构造用于排放空气的排气扇50，以使穿过灯12/22的空气有效地向外排出。因此，在外壳上附近灯12/22的位置安装两个排气扇50，占据了投影仪10的宽区域来配置这两个排气扇50。

如果灯12在接通时发热，则位于灯12上方的区域中的温度上升大于位于灯12下方的区域。如果由于投影仪10发生倾斜而使得灯12的照射面(玻璃面)位于反射面(反射器)的上方，则灯12可能受热损坏。相反，如果灯12的反射面(反射器)位于照射面(玻璃面)的上方，则灯12也可能受热损坏。

作为投影仪10的安装方法，如图6A所示，投影仪10可配置成平行于水平安装面，以沿水平方向照射图像光，或者如图6B和6C所示，投影仪10可沿相对于水平安装面倾斜的方向配置，以向斜上方照射图像光。图6A和6B是本实施例的投影仪10的侧视图。图6C是本实施例的投影仪10的侧视图。

因此，优选的是即使投影仪10发生倾斜，灯12的照射方向的倾斜也不发生改变。为此目的，灯12是配置成使得灯12的照射方向大致垂直于投影光学系统30的光轴。因此，如图6B和6C所示，当投影仪10倾斜配置时，灯12的照射方向的倾斜不改变。因此，在灯12的照射面或反射面不位于上方的情况下，避免了灯12的损坏。

因此，当灯12配置在投影仪10内时，不但其安装位置受限，而且还必须通过考虑灯12的照射方向来配置灯12。

发明内容

鉴于上述情况，希望提供一种新颖且改善的投影仪，其能够在实现简单结构的同时使整个装置小型化。

根据本发明一实施例，提供了一种投影仪，其包括：用作光源的第一灯；作为配置成沿与第一灯相同的方向进行照射以使照射方向平行的光源的第二灯；照明光学系统，接受来自第一灯或第二灯的光的入射，生成图像光，并发射该图像光；投影光学系统，具有大致垂直于第一灯和第二灯的照射方向的光轴，接受来自照明光学系统的图像光的入射，并向外发射该图像光；第一反射镜，横越投影光学系统的光轴配置在第一灯和第二灯的相反侧，并反射来自第一灯或第二灯的光，以使之进入照明光学系统；可动反射镜，在第一灯接通时，通过偏离位于连接第一灯与第一反射镜的直线上的光路，来使来自第一灯的光直接进入第一反射镜，而在第二灯接通时，通过设置在位于连接第一灯与第一反射镜的直线上的光路上，来反射来自第二灯的光，以使之进入第一反射镜；和第二反射镜，反射来自第二灯的光，以使之进入可动反射镜。

可动反射镜可围绕处于垂直于安装时的水平面的方向上的轴线进行旋转。

第一灯和第二灯可配置成彼此邻近。

来自第一反射镜的光所进入的照明光学系统的光的入射点可横越投影光学系统的光轴位于第一灯和第二灯的相反侧。

照明光学系统可接受来自第一灯或第二灯的光的入射，使光按颜色分离，并使分离的光穿过显示面板以按颜色生成图像光，再合成这些图像光，然后发射合成的图像光。

根据本发明的上述实施例，能够在实现简单结构的同时使整个装置小型化。

附图说明

图1是本发明一实施例的投影仪100的透视图；

图2是本实施例的投影仪100的俯视图；

图3A和3B是本实施例的投影仪100的侧视图；

图3C是本实施例的投影仪100的侧视图；

图4是现有技术的投影仪10的俯视图；

图5是现有技术的投影仪10的俯视图；

图6A和6B是本实施例的投影仪10的侧视图；

图6C是本实施例的投影仪10的侧视图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。请注意，在本说明书和附图中，以相同附图标记来表示功能和结构大致相同的结构元件，并且省略了对这些结构元件的重复描述。

将以如下顺序描述本发明：

1.投影仪100的概略构造

2.来自灯112A/112B的光的光路切换工具(means)

3.灯112A/112B的照射方向

4.投影仪100的宽度

<1.投影仪100的概略构造>

首先，参考图1描述本发明一实施例的投影仪100的构造。图1是本实施例的投影仪100的透视图。图1示意性地示出了在移除投影仪100的外壳的状态下安装于基底140上的主要内部部件。图2是本实施例的投影仪100的俯视图。

本实施例的投影仪100包括灯112A/112B、可动反射镜114、照明光学系统120、投影光学系统130、和排气扇150。投影仪100是投射图像的显示装置，使用高强度的灯112A/112B作为光源来投射例如穿过液晶面板170R、170G或170B的光到屏幕等上。投影仪100属于双灯切换型，通常接通并使用一个灯112A(或112B)，而保留另一个灯112B(或112A)作为后备。

灯112A/112B容纳在灯盒110中。灯112A/112B是例如氙气灯、或超高压水银灯等。灯112A/112B具有例如呈抛物线形状的反射器，并照射平行光。在本发明中，也可使用具有呈椭圆形状的反射器的灯。在该情况下，必须在灯与照明光学系统120之间设置透镜，来将从灯照出的光改变成平行光。

从灯112A/112B照出的光输出到照明光学系统120中。由于投影仪100属于双灯切换型，在使用投影仪100时，根据用户的选择或投影仪100内的设置来接通灯之一112A/112B。

与现有技术的投影仪10相比，灯112A/112B在投影仪100内配置成使光沿相同方向照出，以使照射方向平行。此外，与现有技术的投影仪10相比，灯112A/112B配置成彼此邻近。灯112A/112B是第一灯和第二灯的示例。

由于投影仪100属于双灯切换型，所以设置有切换来自灯112A的光的光路和来自灯112B的光的光路的可动反射镜114。由于灯112A/112B的配置与现有技术投影仪10中的不同，所以用于切换来自灯112A/112B的光的光路的可动反射镜114的配置也与现有技术投影仪10中的不同。对例如可动反射镜114等光路切换工具的详细描述将在后面进行。

照明光学系统120暂时(once)将从灯112A/112B输出的光分成三原色(RGB)。然后，照明光学系统120使分离的光穿过液晶面板170R、170G和170B，以生成各颜色的图像光，其然后合成为一个图像光。照明光学系统120将通过合成生成的图像光输出至投影光学系统130。

照明光学系统120包括蝇眼透镜161、PS传感元件162、聚光透镜163、二向色反射镜164和166、反射镜165、167和168、正交棱镜169、和液晶面板170R、170G和170B。

蝇眼透镜161将中心亮度比周边亮度高的入射光转换成均匀光。PS传感元件162使光的偏振分量对齐(align)，以使偏振分量对齐后的光进入液晶面板170R、170G和170B。聚光透镜163使来自灯112A/112B的光会聚。二向色反射镜164使来自入射光的蓝光穿过，而使红光和绿光反射。二向色反射镜166使来自入射光的红光穿过，而使绿光反射。反射镜165、167和168使入射光向例如90度方向改变角度后反射。液晶面板170R、170G和170B各自生成各入射颜色(RGB)的图像光。正交棱镜169通过合成各颜色的入射图像光而生成合成图像光，并将该图像光输出至投影光学系统130。

投影光学系统130由例如投影透镜构成，并将从照明光学系统120输出的图像光投射到屏幕等上。投影光学系统130具有大致垂直于灯112A/112B的照射方向的光轴。

作为投影仪100的冷却系统，例如，设置有供气扇(未示出)和排气扇150等。

供气扇是例如离心风扇。供气扇与灯112A/112B连接，以向各灯112A/112B供给空气，来冷却接通时发热的灯112A/112B。

排气扇150是例如轴流风扇(axial fan)。排气扇150取入穿过灯112A/112B的空气，并将取入的空气排出投影仪100。排气扇150附接在例如投影仪100的外壳上。

邻近灯112A/112B只配置一个单元的排气扇150。在现有技术的投影仪10中，两个灯12是彼此分开配置的，所以需安装两个单元的排气扇50。另一方面，在本实施例中，灯112A/112B彼此邻近，因此能够共用排气扇150，所以能够通过只安装一个单元的排气扇150来冷却灯112A/112B。在图2所示示例中，排气扇150配置成邻近灯112A，但本发明并不局限于该示例。例如，排气扇可配置在彼此邻近配置的两个灯之间的中间位置。

<2.来自灯112A/112B的光的光路切换工具>

下面将描述来自灯112A/112B的光的光路切换工具。

光路切换工具切换光路，以便在灯112A接通时使来自灯112A的光到达照明光学系统120，而在灯112B接通时使来自灯112B的光到达照明光学系统120。

光路切换工具由例如可动反射镜114以及反射镜116和118构成。

连接反射镜118与灯112A的光路垂直于投影光学系统130的光轴，并经过照明光学系统120的光的入射点Q的附近。连接反射镜116与灯112B的光路平行于连接反射镜118与灯112A的光路，并且从照明光学系统120的光的入射点Q位于投影光学系统130的光的发射点R侧。灯112B接通时连接反射镜116与可动反射镜114的光路平行于投影光学系统130的光轴，并配置在投影光学系统130的光轴延长线的附近。

反射镜118是第一反射镜的示例，反射来自灯112A/112B的光，以使之进入照明光学系统120。反射镜118配置成使得来自灯112A/112B的光的入射角变成约45度。

如图2所示，反射镜118安装在接受来自反射镜118的光入射的照明光学系统120的光的入射点Q附近。入射点Q位于沿宽度方向与投影光学系统130的光轴的距离为L2的位置。入射点Q横越(across)投影光学系统130的光轴位于灯112A/112B的相反侧。因此，反射镜118也横越投影光学系统130的光轴位于灯112A/112B的相反侧。

可动反射镜114是可动的，以偏离位于连接灯112A与反射镜118的直线上的光路，或设置在位于连接灯112A与反射镜118的直线上的光路上。

当灯112A接通时，可动反射镜114偏离位于连接灯112A与反射镜118的直线上的光路，以使来自灯112A的光直接进入反射镜118。另一方面，当灯112B接通时，可动反射镜114旋转约45度，以设置在位于连接灯112A与反射镜118的直线上的光路上，并反射来自灯112B的光，以使之进入反射镜118。当灯112B接通时，可动反射镜114配置成使得来自灯112B的光的入射角变成约45度。

可动反射镜114围绕处于垂直于安装时的水平面的方向上的轴线旋转。因此，可动反射镜114不但能够在投影仪100安装于桌面上时进行适当的旋转，而且也能在投影仪安装成例如顶面底面翻转而悬伸在天花板上时进行适当的旋转。也就是说，如果与本实施例相比可动反射镜围绕相对于水平面处于水平方向的轴线旋转，则在设置成顶面底面翻转时，可动反射镜114可能不会操作，但是这种故障在本实施例中能够得到避免。

反射镜116是第二反射镜的示例，反射来自灯112B的光，以使之进入可动反射镜114。反射镜116配置成使得来自灯112B的光的入射角变成约45度。反射镜116从照明光学系统120的光的入射点Q配置在投影光学系统130的光的发射点R侧。反射镜116还配置在投影光学系统130的光轴的延长线的附近。因此，将光照射进入反射镜116的灯112B也能够从照明光学系统120的光的入射点Q安装在投影光学系统130侧，使得投影仪100的尺寸能够小型化。

本实施例的光路切换工具按如下方式操作：

首先，当灯112A接通时，可动反射镜114移动至偏离位于连接灯112A与反射镜118的直线上的光路的位置。当灯112A接通后，从灯112A照出的光直接进入反射镜118，而反射镜118反射来自灯112A的光，以使之进入照明光学系统120。因此，来自灯112A的光进入照明光学系统120。

另一方面，当灯112B接通时，可动反射镜114移动至位于连接灯112A与反射镜118的直线上的光路上。当灯112B接通后，从灯112B照出的光进入反射镜116，而反射镜116反射来自灯112B的光，以使之进入可动反射镜114。然后，可动反射镜114反射来自反射镜116的光，以使之进入反射镜118。最后，反射镜118反射来自可动反射镜114的光，以使之进入照明光学系统120。因此，来自灯112B的光进入照明光学系统120。

<3.灯112A/112B的照射方向>

投影光学系统130的光轴处于大致垂直于灯112A/112B的照射方向的方向上。作为投影仪100的安装方法，如图3A所示，投影仪100可配置成平行于水平安装面，以沿水平方向照射图像光，或者如图3B和3C所示，投影仪100可沿相对于水平安装面倾斜的方向配置，以向斜上方照射图像光。图3A和3B是本实施例的投影仪100的侧视图。图3C是本实施例的投影仪100的侧视图。

灯112A/112B(以下也总称为灯112)接通后会发热。如果灯112发热，则位于灯112上方的区域中的温度上升大于位于灯112下方的区域。如果由于投影仪100发生倾斜而使得灯112的照射面(玻璃面)位于反射面(反射器)的上方，则灯112可能受热损坏。相反，如果灯112的反射面(反射器)位于照射面(玻璃面)的上方，则灯112也可能受热损坏。

因此，优选的是即使投影仪100发生倾斜，灯112的照射方向的倾斜也不发生改变。为此目的，灯112可配置成使得灯112的照射方向大致垂直于投影光学系统130的光轴。因此，如图3B和3C所示，当投影仪100倾斜配置时，灯112的照射方向的倾斜不改变。因此，在灯112的照射面或反射面不位于上方的情况下，避免了灯112的损坏。

在本实施例中，在使投影仪100小型化的同时，如图3所示，考虑两个灯112的照射方向来配置灯112。灯112A/112B的照射方向不必与投影光学系统130的光轴正好成90度角，可在允许灯的温度适当分布的范围内倾斜。

<4.投影仪100的宽度>

灯112A/112B横越投影光学系统130的光轴配置在照明光学系统120的光的入射点Q和反射镜118的相反侧。因此，离投影光学系统130的光轴最远的光学系统部件的位置将是灯112A/112B的一个端部，即图2所示的P。端部P位于沿宽度方向与投影光学系统130的光轴的距离为L1的位置。

L1可缩短至灯112A/112B不与可动反射镜114发生接触的位置。也就是说，灯112A/112B可移动至图2所示可动反射镜114与灯112A/112B之间的距离L3变成接近0(零)的位置，来缩短L1。

在现有技术的投影仪10中，两个灯12/22横越可动反射镜14或26定位成彼此相对。于是，如图4和5所示，离投影光学系统130的光轴最远的光学系统部件的位置是从照明光学系统120的光的入射点Q起配置在外侧的灯12的端部P。该端部P位于沿宽度方向与投影光学系统130的光轴的距离为L4的位置。

照明光学系统20的光的入射点Q与投影光学系统30的光的发射点R之间的间距L2取决于照明光学系统20和投影光学系统30的结构。如果照明光学系统20具有上述构造，则难以将间距L2缩短至一定间距之下。因此，难以缩短投影光学系统130的光轴与端部P之间沿宽度方向的距离L4。

另一方面，本实施例在照明光学系统120的光的入射点Q与投影光学系统130的光的发射点R之间具有与现有技术投影仪相同的间距L2。然而，灯112A/112B横越投影光学系统130的光轴配置在照明光学系统120的光的入射点Q和反射镜118的相反侧。因此，投影光学系统130的光轴与离该光轴最远的光学系统部件的位置(端部P)之间的距离L1能够做成小于现有技术投影仪的投影光学系统30的光轴与端部P之间沿宽度方向的距离L4，所以能够使整个装置的尺寸小型化。

根据本实施例，从上可知，当投影仪100的外部形状已确定时，当投影光学系统130的光轴(穿过发射点R的轴线)设定在外部形状的中心时，与现有技术的投影仪相比，尤其是外部形状的宽度能够得到缩小。

本领域的技术人员应该了解的是，在权利要求或其等同方案的范围内，可根据设计要求和其它因素做出各种修改、组合、子组合和变更。

例如，在上述实施例中，描述了在投影仪100中安装两个灯112A/112B的情况，但是本发明并不局限于这种示例，当在投影仪中安装三个或三个以上的灯时，通过增加可动反射镜的数量同样也能适用。

本申请包含2010年1月21日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-011172所涉及的主题，其全部内容通过引用并入本文。

Claims (5)

1.一种投影仪，包括：

用作光源的第一灯；

作为配置成沿与第一灯相同的方向进行照射以使照射方向平行的光源的第二灯；

照明光学系统，接受来自第一灯或第二灯的光的入射，生成图像光，并发射该图像光；

投影光学系统，具有大致垂直于第一灯和第二灯的照射方向的光轴，接受来自照明光学系统的图像光的入射，并向外发射该图像光；

第一反射镜，横越投影光学系统的光轴配置在第一灯和第二灯的相反侧，并反射来自第一灯或第二灯的光，以使之进入照明光学系统；

可动反射镜，在第一灯接通时，通过偏离位于连接第一灯与第一反射镜的直线上的光路，来使来自第一灯的光直接进入第一反射镜，而在第二灯接通时，通过设置在位于连接第一灯与第一反射镜的直线上的光路上，来反射来自第二灯的光，以使之进入第一反射镜；和

第二反射镜，反射来自第二灯的光，以使之进入可动反射镜。

2.如权利要求1所述的投影仪，其中，可动反射镜围绕处于垂直于安装时的水平面的方向上的轴线进行旋转。

3.如权利要求1所述的投影仪，其中，第一灯和第二灯配置成彼此邻近。

4.如权利要求1所述的投影仪，其中，来自第一反射镜的光所进入的照明光学系统的光的入射点横越投影光学系统的光轴位于第一灯和第二灯的相反侧。

5.如权利要求1所述的投影仪，其中，照明光学系统接受来自第一灯或第二灯的光的入射，使光按颜色分离，并使分离的光穿过显示面板以按颜色生成图像光，再合成这些图像光，然后发射合成的图像光。

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