CN1059965C

CN1059965C - 投影仪

Info

Publication number: CN1059965C
Application number: CN96121088A
Authority: CN
Inventors: M·山口; 根岸史明; H·中尾
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-10-12
Publication date: 2000-12-27
Anticipated expiration: 2016-10-12
Also published as: JPH09105901A; ES2231800T3; DE69634029D1; EP0768556B1; DE69634029T2; CN1156845A; US5743611A; JP3606649B2; EP0768556A1

Abstract

一种通过投影透镜将显示在LCD上并由光源照亮的图象放大投影的投影仪，对该投影仪进行安排，使其可以抑制灰尘粘到LCD上和LCD的温度升高。由支撑架支撑LCD的周边部分。而且，LCD由用粘结剂紧紧安装在支撑架的周边部分上的正面玻璃和背面玻璃牢固地夹持着。

Description

投影仪

本发明涉及一种投影仪，用于通过一个投影透镜将显示在图象显示板上的图象投影到屏幕上。

迄今为止，已建议一种投影仪，将该投影仪设置成使图象显示在所谓液晶显示器中所用的图象显示板上并通过投影透镜的作用将图象扩大投影到屏幕上。这种类型的投影仪需要一个象卤素灯之类的光源，用于产生作用到图象显示板上的相当大量的光，这是因为该投影仪需要将足够亮的图象投影到屏幕上。也就是说，将通过投影透镜显示在图象显示板上并由光源照到屏幕上的图象形成为实象。

在前面所述的这种类型的投影仪中，由于光源照射，图象显示板会由光源照射变热，而且板的温度会上升。如果图象显示板被加热到高于预定温度的温度，它就可能不能再用来很好地显示图象或者破裂。

光源的亮度较低可以抑制图象显示板温度的升高。然而，为了在屏幕上投影足够亮的图象，投影仪不得不使用具有高亮度的灯。因此，就难以采用降低光源亮度的装置来抑制图象显示板温度的升高。

为了防止图像显示板温度的升高，投影仪采用了一个用于使图象显示板降温的冷却扇。将这种冷却扇以与箱体上形成的开口相匹配的方式安装在该箱体上，该箱体中装有光源，图象显示板和投影透镜。冷却扇用于将空气注入箱体中并把空气吹到图象显示板上以使其冷却。

然而，如果用外面注入的空气冷却图象显示板，包含在外部空气中的灰尘就可能粘结到图象显示板上。如果在箱体的开口处装一个空气过滤器用于除尘，那么，长时间后该空气过滤器就会失效而不能完全除尘。

如果灰尘粘到图象显示板上，那么灰尘的阴影就会投影到屏幕上。这就不可能在屏幕上形成很好的图象。

本发明的一个目的是要提供一种防止图象显示板粘结灰尘的投影仪。

根据本发明的一个方面，投影仪包括：用于根据提供给它的视频信号来显示图象的图象显示板，用于照亮图象显示板的光源，和用于投影显示在图象显示板上并由光源照亮的图象的投影透镜，其中，图象显示板由支撑架支撑着并由四周被这些支撑架支撑着的正面玻璃和背面玻璃紧密地夹持着。

紧密夹持着的图象显示板的作用是防止为使显示板降温而注入了包含在外部空气中的灰尘。

在投影仪中，正面玻璃(来自光源的光通量通过它射入图象显示板)通过表面上均匀涂覆的铝的细粉末并经过烧结涂有粉末的玻璃而制成。

在投影仪中，正面玻璃(来自光源的光通量通过它射入图象显示板)由石英玻璃制成。

在投影仪中，正面玻璃(来自光源的光通量通过它射入图象显示板)包括玻璃表面上的金属膜并具有与中性密度滤光器(ND滤光器)相同的特性。

在操作中，对投影仪进行安排，以便在图象显示板与正面玻璃(来自光源的光通量通过它射入图象显示板)之间保留有一个空气层。而且，如上所述，正面玻璃由表面上均匀地涂覆铝的细粉末并经过烧结涂有粉末的表面而制成。或者，正面玻璃由石英玻璃制成。这种结构是为了断开由正面玻璃传导到图象显示板的热，并使正面玻璃的热辐射能更好地抑制图象显示板温度的升高。

由于正面玻璃在其表面上含有金属膜，因此，正面玻璃可以用作为在某一波段中具有某种透光率的中性密度滤光器(ND滤光器)。通过适当设置正面玻璃的透光率，就可以对于图象的每一种颜色分量调整投射在图象显示板上光通量的量并对于每一种颜色调整投射到图象显示板的入射光通量的平衡。即，通过设置正面玻璃的透光率，就可以确定透过每个彩色图象显示板的每一种颜色分量的光量比率，以确保所投影的图象的颜色能很好地平衡。

通过下面进行的详细描述和所附的权利要求书将使本发明的其它目的和优点变得明显。

图1是表示根据本发明的一个实施例的投影仪的设置的平面图；

图2是表示图1所示投影仪的基本部件的设置的透视图；

图3是表示图1所示投影仪的基本部件的设置的侧视图；

图4是表示图1所示投影仪的基本部件的设置的垂直剖面图；

图5是表示图1所示投影仪的基本部件的设置的侧视图；

图6是表示用作中性密度滤光器(N D滤光器)的正面玻璃的光学特性的图形；

图7是表示图1所示投影仪的基本部件的另一种设置的透视图；和

图8是表示图1所示投影仪的基本部件的另一种设置的透视图。

下面，将参考附图描述根据本发明的一个实施例的投影仪。

如图1所示，根椐本发明的一个实施例的投影仪包括箱体14，箱体中装有红色的液晶显示器(LCD)13r、绿色的LCD13g、和蓝色的LCD13b，这些LCD都用作图象显示板。这些LCD13r、13g、以及13b通过控制电路从装在箱体14外面的视频信号提供装置(如电视调谐器、VTR装置、以及视盘机)接收视频信号。根据视频信号，LCD工作以显示相应的图象。

这些LCD13r、13g、以及13b都是透明类型的图象显示板。它们用于显示与透射率变化(色调)相对应的图象。红色的LCD 13r显示对应于视频信号的图象的红色分量。绿色的LCD 13g显示对应于视频信号的图象的绿色分量。蓝色的LCD 13b显示对应于视频信号的图象的蓝色分量。

在箱体14中装有光源1，用于照亮各种颜色的LCD13r、13g、以及13b。这种光源1是具有高度的白色灯，如卤素灯。

由光源1发射的光通量顺序地透过UV滤光器(紫外线切割滤光器)2，多透镜阵列3a、3b，和聚光镜4。然后，光通量投射到按与光通量成45度角安装的第一分光镜5a上。第一分光镜5a使包含在光通量中的红光分量R按偏离光通量方向90度的方向反射，以便使余下的绿光和蓝光分量GB透过分光色镜5a。

在第一反光镜6a上将在第一分色镜5a上反射的红光分量R按偏离90度的方向反射。这些偏离的红光分量R透过聚光镜9r和红色分光滤光器12r，然后投射到红色的LCD13r上。红色分光滤光器12r是一种只让红光透过的滤光器。红光分光滤光器12r含有粘贴在其上的偏振滤光器。

使投射到红色的LCD13r上的红光透过该红色的LCD13r，然后投射到正交分光棱镜7的一侧上。

将透过第一分光镜5a的绿色和蓝色分量GB投射到与光通量成45度角安装的第二分光镜5b上。第二分光镜5b将绿色和蓝色光分量GB中包含的绿光分量按偏离90度的方向反射，以便使余下的蓝光分量B透过。

使在第二分光镜5b上反射的绿光分量G透过聚光镜9g和绿色分光滤色器12g，然后投射到绿色的LCD13g上。绿色分光滤光器12g是一种只让绿光透过的滤光器。分光滤光器12g包含有粘贴在其上的偏振滤光器。

使投射到绿色的LCD13g上的绿光透过该绿色的LCD13g，然后投射到正交分光棱镜7的背面上。

透过第二分光镜5b的蓝光分量B穿过第一聚光镜10，然后在第二反光镜6b上按偏离入射光90度的方向反射。接着，该偏离的光透过第二聚光镜11并在第三反光镜6c上按偏离入射光90度的方向反射。该偏离的光分量透过聚光镜9b和蓝色分光滤光器12b，然后投射到蓝色的LCD13b上。此外，用第一和第二聚光镜10和11使蓝光分量聚光，这是因为蓝光分量到LCD13b的路径较长并且比红光或蓝光分量更容易散射。

蓝色的分光滤光器12b是一种只透过蓝光的滤光器。这种分光滤光器12b包含有粘贴在其上的偏振滤光器。

使入射到蓝色LCD13b的蓝光透过LCD13b并入射在正交分光棱镜7的另一侧上。正交分光棱镜7使在一侧上入射的红光，在背面入射的绿光、以及在另一侧进入的蓝光合成，然后将合成后的光射入正面。

将由正交分光棱镜7射出的光通量入射到投影透镜8上。这种投影透镜8在箱体14的前方向的外侧投射光通量。也就是说，投影透镜8使显示在LCD13r、13g、以及13b上并由光源1照明的图象朝向正前方投影。投影透镜8用于形成在位于投影仪的前方的屏幕上的LCD13r，13g和13b上显示的实象。

在这种投影仪中，如图2至5所示，LCD13r、13g，以及13b由支撑架22支撑着。这种支撑架22由一个方形框部分和一块方形分隔板23组成。方形架部分支撑着LCD13r、13g和13b外周边的背面，在光通量透过这些LCD后使光通量从其背面射入。方形板分隔板23支撑着装在方形架部分正面的LCD13r、13g和13b的周边部分的正面，光通量从它们的正面投射在LCD13r、13g、以及13b上。

在板23的前方装有滤光器支撑架27，用于支撑各种颜色光的分光滤光器12r、12g、以及12b。这样的滤光器支撑架27由一个方形架部分和支撑柱部分组成。方形架部分支撑着分光滤光器12r、12g以及12b的外周边。支撑柱部分从方形架部分的上边沿延伸到背面。

用两只螺丝18将由分隔板23和框架部分构成的滤光器支撑架27和支撑架22紧固在装在箱体14内的支撑板15上。具体来说，将两只螺丝18插入在滤光器支撑架27的支撑柱中形成的两个对应孔33和34中。接着，将两只螺丝18进一步插入在分隔板23的上侧部分中形成的两个孔31和32中，然后插入在框架部分的上侧部分中形成的两个孔中。最后，将两只螺丝18装入在支撑板15中形成的对应的两个孔中。由装在这个支撑板15上的扁簧压着并支撑着支撑架22的底边。

支撑板15具有在其内形成的方形孔。这些方形孔分别与LCD13r、13g、以及13b相对应。

在滤光器架27中固定地安装分光滤光镜12r、12g以及12b，LCD13r、13g以及13b的正面与LCD13r、13g、以及13b保持5到10mm的预定距离光通量从该正面进入LCD13r、13g以及13b。滤光器架27的底边由一对装在支撑板15的正面上的两个柱状销钉25支撑着。也就是说，滤光器架27的底边有两个孔29和30，它们与柱状销钉25顶端上形成的槽啮合。

制作滤光器架27，以便能调整分光滤光器12r、12g、以及12b相对于LCD13r、13g以及13b绕光轴的旋转角度。也就是说，两个孔33和34以及在滤光器架27中形成的两个孔29和30位于以分光滤光镜12r、12g、以及12b的中心作为曲率中心的圆周上。

LCD13r、13g、以及13b由正面玻璃24和背面玻璃17紧密地夹持着，它们的周边由支撑架22支撑着。正面玻璃透过光通量。光通量从光源1传到LCD13r、13g以及13b。用粘结剂26将正面玻璃24的周边与分隔板23的前端部粘结起来。正面玻璃24与LCD13r、13g、以及13b中保持预定的间隔。背面玻璃17透射从LCD13r、13g、以及13b中透过并射入的光通量。用粘结剂16将背面玻璃17的周边部分与支撑架22的背面部分粘结起来。

在投影仪中，通风孔设置在箱体14的底部。这种通风孔用来获取外面的空气。通风孔中装有一个空气过滤器。该空气过滤器用于对通过通风孔的空气除尘。箱体14中装有一台冷却扇19。该冷却扇19的位置与通风孔相对应。冷却扇19由马达来驱动并用于通过通风孔将外面的空气吸进箱体14中并将空气送到LCD13r、13g、以及13b周围的部分。

用光源1的光使分光滤光器12r、12g、以及12b，正面玻璃和背面玻璃24和17、LCD13r、13g、以及13b加热。但是，用冷却扇19注入的外部空气使那些组件冷却。通过装在箱体14中的风导向装置的作用使由冷却扇19注入箱体14中的外部空气以适当比例分布到LCD13r、13g、以及13b中。

使分光滤光器12r、12g和12b以及正面玻璃24安装得比LCD13r、13g和13b离光源1更近。因此，这些滤光器和正面玻璃最有可能受到加热。安装分光滤光器12r、12g和12b以及正面玻璃24以使它们与LCD13r、13g和13b之间留有一个空气层间隔。因而，如果使这些滤光器和正面玻璃24变热，则热量就不会传导到LCD13r、13g和13b上。

即使外面的空气通过空气过滤器后仍含有灰尘，而且尽管灰尘可以粘到分色滤光器12r、12g和12b以及正面玻璃和背面玻璃24和27上，但是灰尘不会粘到LCD13r、13g和13b上，这是因为LCD13r、13g和13b由支撑架22以及正面玻璃和背面玻璃24和17密封地夹持着。

如果灰尘粘结到分光滤光器12r、12g和12b以及玻璃24和17上，它们就会与LCD13r、13g和13b保持一段距离。因此，灰尘的阴影就几乎不会在投影到屏幕上的图象上产生有害影响。这是因为对于通过投影透镜8的作用有形成在屏幕上的实象的目标点是与显示在LCD13r、13g和13b上的图象相对应的。

在本投影仪中，如图8所示，正面玻璃24可以是附着铝薄膜的玻璃20。这种玻璃20是通过将铝的细粉末均匀地涂在玻璃表面上并烧结有涂层的玻璃而制成的。涂层的厚度为1微米至2微米。

由于具有铝膜的玻璃20有着很高的导热性，如果用发自光源1的光加热玻璃20，那么，就可由冷却扇10注入的外部空气把玻璃20适当冷却下来。

正面玻璃24具有在其表面上形成的金属膜。因此，如图6所示，正面玻璃24就用作一个在恒定的波段(例如，530nm至560nm)范围内具有恒定透射率的中性密度滤光器(ND)。

通过适当地设置正面玻璃24的透射率，有可能调节入射在LCD13r、13g和13b上的光通量的大小，并保持入射光的量对LCD13r、13g和13b能很好的平衡。即，通过设置正面玻璃24的透射率，就有可能把透过LCD13r、13g和13b并射在分光棱镜7上的光通量的每种颜色分量的光通量比率设置成适当的比率，并保持通过投影透镜8投影的图象中红、绿和蓝色很好地平衡。

进而，如图7所示，在投影仪中，面玻璃进一步地可以是石英玻璃21。由于这种石英玻璃21有着很高的导热性，如果用发自光源1的光加热玻璃21，那么，就可通过由冷却扇19注入的外部空气适当冷却玻璃。

上面描述的液晶器件投影仪是本发明的一个例子。但是，本发明也可以应用于任何类型的具有根据其上的图象信号显示图象的图象显示板的投影仪。

在不离开本发明的构思和范围的情况下，可以得到本发明的很多不同的实施例。应该理解，本发明并不局限于在说明书中所描述的特定实施例，本发明只由所附权利要求书来限制。

Claims

1.一种与屏幕一起使用的投影仪，包括：

一个图象显示板，用于根据提供给它的视频信号显示图象；

一个用于将光提供给所述图象显示板的光源；和

一个用于将图象从所述图象显示板投影到屏幕上的投影透镜；其特征在于还包括：

一个支撑架，用于支撑所述图象显示板，并由正面玻璃和背面玻璃密封，其中来自所述光源的光从所述正面玻璃输入并从所述背面玻璃输出，而且，所述正面玻璃的表面上覆有具有中性密度滤光特性的金属薄膜。

2.如权利要求1的投影仪，其特征在于还包括：

一个聚光镜；

一个设置在所述正面玻璃和聚光镜之间的分光滤光镜。

3.如权利要求1的投影仪，其特征在于还包括一个滤光镜支撑架，用于支撑所述分光滤光镜。

4.如权利要求1的投影仪，其特征在于，所述图象显示板包含一个红色板、一个绿色板和一个蓝色板，并且还包括一个正交分光棱镜，用于使分别来自红色板、绿色板和蓝色板的红光、绿光和蓝光合成以产生合成后的光，并将合成后的光射向所述投影透镜。

5.如权利要求1的投影仪，其特征在于还包括：

一个分光滤光镜；

一个冷却扇，用于冷却所述图象显示板、所述分光滤光镜、以及所述正面玻璃和背面玻璃。

6.如权利要求1的投影仪，其特征在于，所述正面玻璃和所述背面玻璃是由所述支持架支撑的。

7.如权利要求1的投影仪，其特征在于，所述正面玻璃表面上的金属薄膜是涂覆了铝粉并经烧结的。

8.一种与屏幕一起使用的投影仪，包括：

一个图象显示板，用于根据提供给它的视频信号显示图象；

一个用于将光提供给所述图象显示板的光源；和

一个支撑架，用于支撑所述图象显示板，并由正面玻璃和背面玻璃密封，其中来自所述光源的光从所述正面玻璃输入并从所述背面玻璃输出，而且，所述正面玻璃是由石英玻璃制成的。

9.一种与屏幕一起使用的投影仪，其特征在于包括：

图象显示装置，包含红色板、绿色板和蓝色板，用于根据提供给它的视频信号显示图象，并由正面玻璃和背面玻璃密封，所述正面玻璃的表面上覆有具有中性密度滤光特性的金属薄膜。

一个光源，用于将光加到所述图象显示装置上；

一个投影透镜，用于将图象投影到屏幕上；

一个聚光镜；

一个分光滤光镜，设置在所述正面玻璃和所述聚光镜之间；

一个正交分光棱镜，用于使分别来自所述红色板、绿色板、蓝色板的红色、绿色和蓝色合成以产生合成后的光，并将合成后的光射向所述投影透镜；和

一个冷却扇，用于冷却所述图象显示装置、所述分光滤光镜、以及所述正面玻璃和背面玻璃，其中来自所述光源的光从所述正面玻璃输入并从所述背面玻璃输出。