CN102269916A

CN102269916A - 投影仪

Info

Publication number: CN102269916A
Application number: CN2011101439991A
Authority: CN
Inventors: J·拜基希
Original assignee: Erco GmbH
Current assignee: Erco GmbH
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: EP2392968B1; EP2392968A1; DE102010022383A1; CN102269916B

Abstract

介绍和展示了一种投影仪(10)，具有照明系统(27)，用于对图像元件(29)照明，和投影光学装置(28)，利用所述投影光学装置能够将所述图像元件投影到建筑物表面或建筑物部分表面(13)上。特别之处在于，设置至少一个LED(33，33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g)作为所述照明系统的光源，并且在所述图像元件和所述光源之间设置至少一个被构造为准直光学装置的第一透镜元件(34)。

Description

投影仪

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种投影仪。

背景技术

这样的投影仪很早就由申请人开发和制造。

例如，以申请人的商标“Pollux”已经通过公开使用已知一种具有权利要求1前序部分特征的投影仪，该投影仪没有在文献中记载。这个所谓的投影发射器已知具有低压卤素灯或者金属卤化物灯作为发光装置。作为要照明的图像元件，已知设置所谓的轮廓滑板(Konturenschieber)或者遮光板(Gobo)。

在已知的投影仪中设置照明系统，该照明系统包括上面提到的光源和反射器。光源所发射的或反射器所反射的光被投射到图像元件上以便照明该图像元件。

此外，已知的投影仪还包括投影光学装置，利用该投影光学装置能够将图像元件投影到建筑物表面或建筑物局部表面上。建筑物表面在本专利申请中是指内部区域和外部区域中的地面、天花板和墙面。建筑物中要照明的艺术品或物体在本发明中也可以构成建筑物表面或建筑物部分表面。

发明内容

本发明的任务在于改进通过公开使用而已知的具有权利要求1前序部分特征的投影仪从而改善图像元件在建筑物表面上的投影。

本发明通过权利要求1的特征、尤其是通过特征部分中的特征来实现该任务，并且其特征在于，设置至少一个LED作为照明系统的光源，并且在图像元件和光源之间设置至少一个被构造为准直光学装置的第一透镜元件。

因此，本发明的原理主要在于代替迄今通常使用的光源而使用至少一个LED。其中，一个或多个LED可以提供照明系统的光源。

除了LED之外还设置至少一个第一透镜元件。第一透镜元件能够使LED所发射的光聚束并且投射到图像元件上。第一透镜元件因此构造为准直光学装置。

可以将遮光板投影到建筑物表面上的设备被视为本发明意义上的投影仪。遮光板是例如具有字符或图案或符号的带孔掩蔽物(Lochmaske)。遮光板借助于夹持装置固定到投影仪上，夹持装置尤其位于更迭托座(Wechselfassung)处。更迭托座可以从外面很容易地接近，从而遮光板可以以简单的方式被更换并且可以用具有相同尺寸的另一遮光板替代。

带孔掩蔽物例如借助于激光方法或类似方法来切裁。光只能穿透带孔掩蔽物具有空隙的区域并且投射到建筑物墙壁上。

可替代地，也可以考虑使用轮廓滑板作为图像元件。轮廓滑板是如遮光板那样能由操作人员以简单的方式从投影仪上取下及固定到投影仪上的装置。此外，轮廓滑板在固定到投影仪上的状态下可以分别地被调整。为此，轮廓滑板具有多个(例如四个)操作元件，利用这些操作元件可以改变光场轮廓。为了照明艺术品、例如以尽可能矩形的匹配于油画轮廓的轮廓照明矩形油画，这可能是必需的。为此，围绕轮廓滑板的开口的界限轮廓可以改变。

最后，也可以设置幻灯片、红外滤波器或滤色膜作为图像元件。

光源和该至少一个透镜元件一起构成投影仪的照明系统。利用照明系统尽可能均匀地、尽可能低损耗地并且以尽可能大的光通量对图像元件进行照明。因此也可以优化图像元件在距离很远的建筑物墙壁上的投影。

此外，投影仪还具有投影光学装置。在本发明的一实施例中，该投影光学装置由第二透镜元件提供。该第二透镜元件在光程中设置在图像元件之后。

在根据本发明的投影仪中，照明系统、图像元件和投影光学装置沿着光轴设置。根据本发明的一优选实施方式，光轴由直线构成。

可替代地，投影仪也可以具有包括弯曲(Knick)的光轴。在这里借助于反射器还可以实现大约90°的光偏转。

在本发明的一变体方案中，照明系统具有的垂直于光轴的延伸长度超过图像元件垂直于光轴的长度。在本发明的这种实施方式中，第一透镜元件和/或光源排列的平面延伸设置为大到使得其超过图像元件垂直于光轴的长度，尤其是明显地超过。

其中有利地还规定，第一透镜元件将光源发射的光聚焦到在光线方向上位于图像元件后面的焦点上。图像元件在其相对于第一透镜元件的距离方面优选被设置为使得聚束后的由第一透镜元件发射的光束的边部光线正好能穿过图像元件或者在图像元件的平面延伸内碰到该图像元件。因此可以实现：以非常大的光通量低损耗地对图像元件照明。因此可以以特别高的投影质量将图像元件投射到建筑物表面上。

在根据本发明的一可选实施方式中，照明系统的第一透镜元件具有的垂直于光轴的延伸长度等于图像元件的垂直于光轴的延伸长度。在本发明的该变体方案中不必构造结构过大的照明系统。在这里，LED所发射的光借助于第一透镜元件被聚束为一个平行的光束，从而图像元件被施加以基本上平行定向的光束。

根据本发明的一有利实施方式，设置多个LED，其中为每个单个LED或一组LED分别分配一个准直仪。其中，从准直仪发射的光或者落到第一透镜元件上，或者对于准直仪提供第一透镜元件的情况则直接落到图像元件上。

换句话说，在本发明的第一变体方案中，第一透镜元件可以由多个准直仪构成。可替代地，在本发明的第二变体方案中，在光线方向上在第一透镜元件的上游可以设置多个准直仪。

如果设置多个准直仪，则它们优选地可以沿着一个平面被设置。该平面优选定向为基本上平行于图像元件的平面。

投影仪固定安装在一个建筑物表面上，并且就此而言是位置固定的。有利地，投影仪固定安装在第一建筑物表面上，并且用于将图像元件投影到第二建筑物表面上。

此外优选地，图像元件设置在更迭托座中，并且可以被操作人员容易地、在可能的情况下不需要工具地替换为另一图像元件。

为此，投影仪例如具有用于图像元件的入口开口。在可能的情况下，投影仪也可以构造为是开放的、即能自由接近的，和/或例如在图像元件或用于图像元件的夹持配件(Halterungsarmatur)的范围内被构造为是无外壳的或者具有外壳开口或外壳缺口。

附图说明

借助于未引用的从属权利要求以及由以下对附图中所示实施例的描述能够得到本发明的其他优点。在附图中：

图1以示意性的透视图示出了一个建筑物空间，根据本发明的投影仪设置在该建筑物空间的建筑物天花板上，根据本发明的投影仪将遮光板投影到建筑物空间的侧壁上，

图2在根据图1的图示中示出了图1的投影仪，其中遮光板被替换为轮廓滑板，

图3以示意性的图示示出了轮廓滑板，如根据图2在投影仪中所使用的那样，

图4以非常示意性的部分剖面的截面图显示了根据本发明的投影仪的原理结构，

图5在根据图4的图示中示出了根据本发明的投影仪的另一实施例，

图6在根据图4的图示中示出了根据本发明的投影仪的另一实施例，

图7在根据图4的图示中示出了根据本发明的投影仪的另一实施例，

图8以非常示意性的图示例如根据图7中的视图箭头VIII-VIII示出了图7的准直仪装置，以及

图9在根据图4的另一示意性图示中示出了根据本发明的投影仪的另一实施例。

具体实施方式

在以下详细的附图描述之前首先要指出，为了简要的目的，相同或相互相当的部件或元件用相同的附图标记表示，部分地通过附加小字母来表示。此外要说明的是，只在一个实施例中描述的优点或特征在本发明的范畴中同样也适用于或出现在另一实施例。最后要说明的是，所描述的每个单个特征本身可能对于发明是本质性的。

根据图1以示意性视图示出了根据本发明的投影仪的一实施例，该投影仪整体被标记为10。投影仪10固定在一建筑物空间11中，尤其固定在天花板12上，并且用于将遮光板14投影到建筑物墙壁13上。投影仪10例如可以安装在所示出的导轨49上，并且能例如借助于导轨适配器与该导轨连接。可替代地，投影仪10也可以直接固定在天花板12上。

根据图1，投影仪10生成由边部光线15a、15b、15c、15d限定的光场，并且将字符、所谓的遮光板投影到建筑物墙壁13上。这可以通过以下方式实现，即图像元件由具有相应字符(在本实施例中是字符“Gobo”)的带孔掩蔽物构成。除了形状、名称和商标标识之外，经常还将图案当作遮光板的例子。

根据图2，根据本发明的投影仪10具有所谓的轮廓滑板，该轮廓滑板的功能介绍如下：

图2在建筑物墙壁13上示出了基本上呈矩形的油画16，其示意性地被表示为具有轮廓17的白色面积。由于假定的投影仪10上方形光出射孔的几何结构，在不设置轮廓滑板的情况下例如会产生未矫正的按照虚线18的基本上呈梯形的光场轮廓。为了最优地对油画16进行照明，需要使光场的轮廓适配于油画16的轮廓17。由此，通过相应地操纵轮廓滑板可以实现：投影的光场的轮廓被转换为虚线19，通过边部光线15a、15b、15c、15d表示。

图3仅仅非常示意性地示出了这样的轮廓滑板的功能原理：轮廓滑板20具有基本上呈环状的元件21，在该元件21中悬浮地(fliegend)设置四个滑板元件22a、22b、22c、22d。每个滑板元件22具有各自的一个操纵销23a、23b、23c、23d，操作人员可以用手作用于操纵销并且可以移动相应的滑板元件22。

每个滑板元件22具有各自的一个包围开口48的内轮廓的部分24a、24b、24c、24d。每个滑板元件22能在径向25上移动，即移位，并且能围绕摆动轴26摆动。因此，能通过在径向25上作用于操纵销23a(即结合图3向左作用)移动例如滑板元件22a，从而使开口48缩小。

另一方面，能通过不仅仅在径向25上和相反方向上、而是还围绕所示出的摆动轴26在顺时针方向以及甚至逆时针方向的移位运动地作用于操纵销23c移动例如滑板元件22c。

因此，所提供的包围开口48的内轮廓由轮廓部分24a、24b、24c、24d提供并且构成任意多边形。

从而，通过沿着由环21所提供的平面相应地移动轮廓滑板22a、22b、22c、22d，图2中的原始轮廓18可以转换为矫正后的轮廓19。

现在应借助于图4介绍投影仪10的光学技术的功能原理：

图4示出了：投影仪10具有照明系统27、投影光学装置28和图像元件29。照明系统27、投影光学装置28和图像元件29例如设置在投影仪10的外壳30内，如其在图中所示的那样。但是也可以设想：在一可选实施例中只有照明系统27设置在外壳中，投影仪的其余元件或其余元件中的一些设置为能自由接近，并且例如以支架(Stativ)的形式被设置。

还可以设想：投影仪的所有元件都设置为基本上能自由接近。

在图4的实施例中，照明系统包括多个LED 33。在这里例如可以是多片式LED。

在一可选实施例中，设置仅具有单个LED 33的结构。

多个LED 33发射光，用发散的光束36表示。该光入射到第一透镜元件34上，第一透镜元件被构造为准直光学装置并且将光聚焦。这应当通过会击中焦点35的光束37来表示。

LED 33和第一透镜元件34一起构成照明系统27。

此外，在投影仪10中还设置图像元件29。其固定在支架或夹持配件上。夹持配件具有简略示出的更迭托座32，更迭托座使得能够容易地进行图像元件29的交替和更换。例如，由此可以用另一遮光板替代第一遮光板。本发明还涵盖可以用于容纳两个遮光板并且交替地将其移动到光程中的更迭配件。

最后还可以规定：用第二类型的图像元件、例如轮廓滑板或者用IR滤波器或者用滤色膜替代第一类型的图像元件、例如遮光板。

最后，在一些实施例中还提供了以下可能性，即将图像元件(例如遮光板)与第二元件(例如滤色膜或IR滤波器)串联并且一起使用。为此，夹持配件31和/或更迭托座32或者为两个不同图像元件提供分开的容纳装置，或者提供这两个图像元件前后紧靠设置地被容纳在其中的一个公共容纳装置。

值得注意的是，图像元件29对于操作人员是能自由接近的。为此，其或者无外壳地固定在投影仪上，或者能容易地通过外壳开口被够到。如果设置外壳开口，则该外壳开口也可以被构造为能用门或活舌盖元件(Klappelement)或顶盖关闭。

此外，投影仪10还包括投影光学装置28，投影光学元件由第二透镜元件40提供。透镜元件40设置为与图像元件29相距一定距离，并且可以将来自图像元件29的平行光束39聚焦到焦点41，并且因此将遮光板14镜像颠倒地(spiegelverkehrt)投影到建筑物表面13上。

投影光学装置28的第二透镜元件40设置在第一透镜元件34的焦点35处或附近。

照明系统27、图像元件29和投影光学装置28沿着公共的光轴A设置。该光轴在图4至9的实施例中由直线构成。

在本发明的一种附图中未示出的可选实施方案中，光轴也可以具有弯曲，并且光轴的经由该弯曲相互连接的两个部分经由反射器连接。

在图4所示的实施例中可以看到，图像元件29具有的垂直于光轴A的延伸长度EB由图像元件29的尺寸确定。

而照明系统27所具有的垂直于光轴A的延伸长度EL大于延伸长度EB。

其中在图4所示的实施例中规定，第一透镜元件34具有的延伸长度EL大于图像元件29的延伸长度EB。这同样适用于图5、6和7所示的实施例。

通过这种几何构造实现了：以非常大的光通量作用于图像元件29的入射侧38。由此，图像元件29可以由非常高的光通量照明。

同时，通过根据本发明的结构可以实现遮光板的几乎无光通量损耗或光通量损耗低的投影，因为可以不需要使用反射器并且散射光分量可以保持为小到能够忽略。

在图4所示的实施例中可以看到，至少一个LED 33、优选是多个LED 33可以发散地按照光束36地发射光。大的透镜34可以相应地接收光并且将光偏转到图像元件29上。

而在图5所示的实施例中规定：设置多个LED 33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g，它们已经具有沿着一个大的平面的延伸的布置。例如，图5和6示出了：多个LED可以设置在板P上，板P具有垂直于光轴A的延伸长度EP，该延伸长度EP超过图像元件29的延伸长度EB。因此，大量LED 33可以沿着尺寸可以确定为几乎任意大的面定位，并且相应LED 33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g发射的光可以被透镜元件34接收并且被偏转到图像元件29上。

为此要说明的是，相应的透镜34根据所涉及的一个或多个LED是相互紧密设置的(如图4所示)还是可以相互之间有一定距离地设置的(如图5所示)而可以通过花费大的仿真方法来计算。为此，相应的界面可以设置在透镜元件34上，该透镜元件34由于全反射或光偏转而实现所期望的光偏转特性。

其中图4至7所示的实施例的共同点在于：第一透镜元件34所发射的光被构造为要聚焦到焦点35上的光束37。

在图5、6、7和9所示的实施例中，为了清楚的目的而没有示出图4中所示的夹持配件31或相应的更迭托座32，即使对于本领域技术人员而言在这些实施例中显然也存在这些相应的支撑。

为了实现更好的清楚性，在其余实施例中也没有示出图4中表示照明系统27和投影光学装置28的虚线边框。

还要说明的是，对于所有实施例，这些实施例仅仅示出了光束的一种示意性的工作原理性的结构和线路，但是决不应理解为是按比例的。尤其地，在观察图4所示的实施例时可以显然地理解到，投影仪10与用于投影的空间面13之间的距离明显大于所示出的距离。

在图6所示的实施例中可以看出，设置多个LED 33a、33b、33c、33d，它们可以设置在一个公共的板P上，或者可以设置在不同的板上(这在图中没有示出)。在这里特别之处在于：每个LED发射自己的光束37a、37b、37c、37d，这些光束入射到分开的光学元件上，即所谓的准直仪42a、42b、42c、42d上。在这多个LED 33与第一透镜元件34之间分别设置一个准直仪，尤其是分别设置各自的一个准直仪。如图6中光束36、43所示的那样，这用于将基本上平行的光束投射到透镜元件34上。透镜元件34然后可以将该平行的光束43聚束为聚焦的光束37。

由此还可以将几乎任意高的光通量偏转到透镜元件34的输入侧38上。

在图7所示的实施例中，LED 33的数量和准直仪42的数量与图6中的实施例相比被减少了。在图7所示的实施例中，如结合图8看出的那样，设置四个LED 33a、33b、33c、33d以及相应数量的准直仪42a、42b、42c、42d。LED 33沿着圆周线44设置。这四个准直仪42a、42b、42c、42d可以紧贴(auf stoβ)地设置并且分别呈圆形。总体得到例如板P的几乎方形的面。

在这里还可以看到的是，板P的横向延伸EP大于图像元件29的横向延伸EP。准直仪布置42的横向延伸EK大于图像元件29的横向延伸。

还可以看到的是，平行的光束43离开准直仪42a、42b、42c、42d的装置并且入射到透镜34的入射面上，透镜34将该光束聚焦，从而高的光通量被投射到图像元件29的入射侧29上。

对于图8所示的实施例可以看出，在这里可以设置四个相同结构的准直仪42a、42b、42c、42d，它们以旋转对称的布局被定位。计算一个准直仪元件42就足够了。其可以以单个形状被多次制造。多个相同构造的准直仪然后可以以旋转对称的布局(如图8所示)被设置在一个公共的板P上。

最后，图9示出了根据本发明的一种投影仪10的一个可选实施例：在这里示例性地为一组实施例构造照明系统27，包括至少一个LED 33和第一透镜元件34。照明系统27的横向延伸EL在该实施例中大致地与图像元件29的横向延伸EB一样大。在这里，基本上平行定向的光束离开光学元件34并且均匀地照明图像元件29。

在该实施例中，透镜元件34可以由单个部件或由多个部件提供。例如，透镜元件34可以由多个准直仪42提供，这在图中未示出。

在该实施例中可以设置一个或多个LED 33。

在另一未示出的实施例中，类似于图9，照明系统27由一个或多个LED以及一个或多个准直仪构成。准直仪可以将平行光直接投射到图像元件29的输入侧上并且提供根据本发明的透镜元件。

为了完整的目的要说明的是，在图9所示的实施例中，属于投影光学装置28的第二透镜元件40具有的尺寸优选地基本上对应于图像元件29的尺寸。

就此而言，对于本发明有重要意义的是：在根据图4至8所示的实施例中，照明系统27的尺寸大于投影光学装置28的尺寸，而在图9所示的以及其他未示出的相应的实施例中，照明系统27的尺寸大致等于投影光学装置的尺寸。

最后为了完整性的目的还要说明的是，图像元件优选具有基本上呈方形的轮廓，但是也可以具有任意另一轮廓(例如甚至圆形轮廓或椭圆形轮廓或矩形轮廓)的平面延伸。

最后要说明的是，固定在投影仪上的图像元件29所延伸的平面限定图像平面。光轴垂直于该图像平面地取向。

准直仪42和/或第一透镜元件34可以由玻璃或者透明塑料构成。

在本发明的所有实施例中，投影光学装置如图中所示具有单个透镜元件40、或者具有多个透镜元件(在图中未示出)。

Claims

1.一种投影仪(10)，具有：

照明系统(27)，用于对图像元件(29)照明，和

投影光学装置(28)，利用所述投影光学装置能够将所述图像元件投影到建筑物表面或建筑物部分表面(13)上，

其特征在于，

设置至少一个LED(33，33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g)作为所述照明系统的光源，并且

在所述图像元件和所述光源之间设置至少一个被构造为准直光学装置的第一透镜元件(34)。

2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述照明系统(27)、所述图像元件(29)和所述投影光学装置(28)沿着光轴(A)设置。

3.根据权利要求1或2所述的投影仪，其特征在于，所述照明系统(27)所具有的垂直于所述光轴(A)的延伸长度(EP，EL)超过所述图像元件的垂直于所述光轴的延伸长度(EB)。

4.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，所述照明系统(27)的第一透镜元件(34)所具有的垂直于所述光轴(A)的延伸长度(EL)超过所述图像元件(29)的垂直于所述光轴的延伸长度(EB)。

5.根据权利要求4所述的投影仪，其特征在于，所述光源(33)由沿着一个板(P)设置的多个LED(33，33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g)构成，所述板所具有的垂直于所述光轴(A)的延伸长度(EP)超过所述图像元件的垂直于所述光轴的延伸长度(EB)。

6.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，所述第一透镜元件(34)将所述光源(33)所发射的光聚焦到在光线方向上位于所述图像元件(29)后面的焦点(35)上。

7.根据权利要求1或2所述的投影仪，其特征在于，所述照明系统的第一透镜元件(34)所具有的垂直于所述光轴的延伸长度(EL)基本上等于所述图像元件的垂直于所述光轴的延伸长度(EB)。

8.根据权利要求7所述的投影仪，其特征在于，所述第一透镜元件(34)使由所述光源(33)所发射的光聚束，使得所述图像元件(29)被施加以基本上平行的光束。

9.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，所述投影光学装置(28)具有第二透镜元件(40)，所述第二透镜元件设置在所述第一透镜元件的焦点(35)附近。

10.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，所述第一透镜元件(34)由多个准直仪(42a、42b、42c、42d)构成，这些准直仪尤其沿着一个平面被设置。

11.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，在光线方向上在所述第一透镜元件(34)的上游设置尤其是沿着一个平面被设置的多个准直仪(42a、42b、42c、42d)。

12.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，为所述多个准直仪中每个准直仪(42a、42b、42c、42d)分别分配至少一个LED(33a、33b、33c、33d)。

13.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪(10)固定安装在一个建筑物表面(12)上。

14.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，所述图像元件(29)由遮光板和/或由幻灯片和/或由轮廓滑板提供。

15.根据前述权利要求之一所述的投影仪，其特征在于，所述图像元件设置在一个更迭托座(32)中。