CN208076902U - 投影仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是提供一种不会大型化而能够消除镜筒的周向上的不均匀的温度分布，从而抑制所投射的图像的品质下降的投影仪。本实用新型的投射镜头(15)具有保持透镜(L1～L5)的透镜保持框(36a～36d)。若相对于投射镜头的光轴(L)而将图像形成面板(14)偏离配置，则图像形成面板相对于光轴所移动侧的第1部分(36f)的温度上升大于相反侧的第2部分(36g)。连通于第1部分和第2部分的中空结构(41)中具有多孔质层(42)，并且填充有蓄热介质。通过蓄热介质在中空结构内进行循环来冷却第1部分并且加热第2部分，因此镜筒的周向上的温度分布变得均匀，从而抑制投射图像的性能劣化。

Description

投影仪

技术领域

本实用新型涉及一种投影仪，尤其涉及一种图像形成面板进行移动而固定的投影仪。

背景技术

投影仪通过图像形成面板(光调制面板)并根据图像，对从光源射出的光进行调制从而形成图像光，通过投射镜头将所形成的图像光投射到屏幕。作为图像形成面板，例如使用LCD(liquid crystal display：液晶显示器)或DMD(digital micromirror device：数字微镜器件)。并且，投影仪中，为了提高投射图像的画质而在照明光学系统或投射镜头中配置光圈，并去除无助于图像形成的光线。

近来的投影仪中，通过改善LCD或DMD等各种图像形成面板或光源，投影图像的照度比以往增加。投影仪中所使用的高亮度型光源的发热量也非常高，从而壳体内部的各种组件的温度容易上升。

专利文献1所述的投影仪中，在保持投射镜头的像差校正透镜的透镜保持框上设有沿着像差校正透镜的外周配置的管道部，并通过使液体流过该管道部来对透镜保持框以及像差校正透镜进行冷却。并且，并不限于投影仪，作为冷却光学装置的透镜以及透镜保持框的技术，还可以在透镜的周围以及透镜的表面设置流路，并通过使液体流过该流路来进行冷却(例如参照专利文献2)。此外，还可以设有：使液体流过的配管部；容纳该配管部且在透镜保持框的周围等角度间隔配置的多个温度控制区块；调整温度控制区块与透镜保持框之间的间隔的控制装置；以及设置在与温度控制区块相同角度的位置且测量透镜保持框的温度的多个温度传感器，从而调整温度控制区块与透镜保持框之间的间隔来均匀地控制透镜的周向上的温度差，以便减小测量值高的温度传感器与测量值低的温度传感器之间的温度差(例如参照专利文献3)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-243542号公报

专利文献2：日本特开2000-187143号公报

专利文献3：日本特开2014-78572号公报

实用新型内容

实用新型要解决的技术课题

若投射镜头的光轴与屏幕垂直，则显示在图像形成面板的图像直接被放大而投射在屏幕上。但是，例如为桌上设置型投影仪的情况下，屏幕大多配置在投影仪的上方。尤其，为了具有节省空间和不易出现站在屏幕前的演示者的影子的优点，优选缩短了所投影的屏幕与投影仪的距离缩短的广角型投影仪。这种投影仪中配置成，图像形成面板相对于投射镜头的光轴向屏幕进行移动的方向的相反方向移动。越为广角型的投影仪的投射镜头，该图像形成面板的移动量越大。

当使图像形成面板向与投射镜头的光轴垂直的方向移动而将图像光投射到屏幕时，光从投射镜头的光轴的中心向图像形成面板所移动的方向偏离而通过。在投射镜头内的光所通过的位置上发现温度上升。因此，在投射镜头的镜筒中产生图像形成面板所移动侧的镜筒的温度相对于其相反侧的镜筒的温度而温度相对较高的温度分布。由于相对于该光轴的不均匀的温度分布，保持透镜的部件或镜筒的局部会发生变形，且构成投射镜头的多个透镜或其一部分透镜发生倾斜或位移。若透镜倾斜，则投射镜头的光学性能从设计值变动，从而投射到屏幕的图像的品质可能会下降。

专利文献1～3中，使液体流过透镜保持框或者其周围从而对透镜进行冷却。但是，如专利文献1～3，为了使冷却透镜以及透镜保持框的液体流过，不得不在镜筒的外部设置泵等液体循环装置。并且，专利文献3中设有使温度控制区块移动的区块控制装置。因此，当设有这些装置时，导致投影仪整体大型化。

本实用新型是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种不会大型化而能够消除与投射镜头的光轴正交的方向即镜筒的周向上的不均匀的温度分布，从而抑制所投射的图像的品质下降的投影仪。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本实用新型的投影仪具有：

投射镜头，具有透镜和保持透镜的镜筒；

图像形成面板，配置成中心相对于投射镜头的光轴进行移动，并且形成图像；

光源，向图像形成面板照射光；以及

中空结构，在镜筒的第1部分和镜筒的第2部分中，连通于第1部分和第2部分，所述镜筒的第1部分位于图像形成面板相对于投射镜头的光轴所移动侧，所述镜筒的第2部分位于相对于投射镜头的光轴的第1部分的相反侧，

并且具有填充于中空结构的内部而被密封的蓄热介质。

优选中空结构的光轴侧侧面的与光轴平行的截面具有凹凸形状。或者优选中空结构的光轴侧侧面的与光轴正交的截面具有凹凸形状。

优选在中空结构的内部具有多孔质层。优选具有配置在镜筒的圆筒，并且在圆筒的内部形成有中空结构。优选圆筒配置在镜筒的内部。

优选镜筒由合成树脂制成。优选第1部分和第2部分位于比确定投射镜头的F数的光圈的位置更靠图像形成面板侧。

优选当将光轴至图像形成面板的中心的距离设为Y、将图像形成面板的移动方向上的长度设为H、将距离Y除以长度H而求出的图像形成面板的移动量设为S＝Y/H时，移动量S在0.4＜S＜0.7的范围内。优选图像形成面板相对于投射镜头的光轴的移动方向为以光轴为基准的重力方向。

实用新型效果

根据本实用新型，划定镜筒的空腔并且通过填充到连通于第1部分和第2部分的中空结构而被密封的蓄热介质，投射镜头不会大型化而在镜筒的周向上成为均匀的温度分布。并且，能够防止镜筒变形而透镜的位置和角度偏离设计值，从而抑制所投射的图像的品质下降。

附图说明

图1是表示本实用新型的投影仪的概略结构的立体图。

图2是光源的示意图。

图3是表示第1实施方式的投射镜头的纵向剖视图。

图4是图3中的IV-IV线的剖视图。

图5是切开第2实施方式的透镜保持框和透镜的一部分的立体图。

图6是表示第3实施方式的投射镜头的纵向剖视图。

具体实施方式

＜第1实施方式＞

如图1所示，本实施方式的投影仪10中，在大致呈长方体的壳体11内容纳有光源13、图像形成面板14、投射镜头15以及控制部17。壳体11上设有变焦转盘21、光量调节盘22、对焦转盘23、上下焦点调节盘24、左右焦点调节盘25以及画面修正转盘26。从光源13照射的光在图像形成面板14的图像形成面14a上根据图像信息进行调制。被调制的光(图像光)入射于投射镜头15并从投射镜头15射出，从而投射到屏幕(图1中未图示，图3中用符号20表示)。并且，以下实施方式中，举出将投影仪设置在桌上等台上的状态的例子来进行说明。

如图2所示，光源13具有分别射出红(R)绿(G)蓝(B)3色光的LED(Light EmittingDiode：发光二极管)31R、31G、31B。R光源的LED31R所射出的光被分色镜32反射，G光源的LED31G所射出的光被分色镜33反射并透射分色镜32。B光源的LED31B所射出的光透射分色镜32、33，从而RGB3色光在同一光轴上射出。

控制部17进行如下控制：在图像形成面板14的图像形成面14a上依次显示RGB3色图像，并与该3色图像同步而从作为光源13的LED31R、31G、31B射出各种光。并且，控制部17另外还进行以下处理。例如，若接收变焦转盘21的操作信号，则调节投射到屏幕20的图像的大小。若接收光量调节盘22的操作信号，则调节投射到屏幕20的图像的明度。若接收对焦转盘23的操作信号，则使投射镜头15的焦点调节机构(未图示)工作，从而调节投射到屏幕20的图像中央部的焦点。若接收上下焦点调节盘24的操作信号，则通过使姿势调节装置(未图示)的第1马达旋转，由此使投射镜头15以与光轴正交的水平轴为中心而旋转，从而调节投射镜头15的上下方向的倾斜。若接收左右焦点调节盘25的操作信号，则通过使姿势调整装置的第2马达旋转，由此使投射镜头15以与光轴正交的铅直轴为中心而旋转，从而调节投射镜头15的左右方向的倾斜。若接收画面修正转盘26的操作信号，则改变在图像形成面板14的图像形成面14a形成的图像的上下显示尺寸。例如，以避免矩形图像根据投射镜头15的倾斜角度而显示为梯形图像的方式改变图像的上下显示尺寸。

作为图像形成面板14，能够使用透射型液晶面板、数字微镜器件。并且，光源13可以是发出白色光的氙气灯或卤素灯来代替依次发出RGB3色光的LED，该情况下，图像形成面板14使用透射型彩色液晶面板。

如图3所示，图像相对于投射镜头15的光轴L投射到移动至上侧的屏幕20。图像形成面板14的中心相对于投射镜头15的光轴L，向所投射的像(屏幕20的投射面)的中央位置的偏离的方向的相反方向移动而固定，即，相对于投射镜头15的光轴L，向下侧且垂直方向移动而固定。如上所述，投影仪10设置在桌上等台上，因此图像形成面板14相对于投射镜头15的光轴的移动方向为以光轴L为基准的重力方向。

关于图像形成面板14的移动量，利用图3进行说明。作为使图像形成面板14进行移动的量(移动量)S，当将投射镜头15的光轴L至图像形成面板中心的距离设为Y、将图像形成面板14的移动方向的长度设为H时，通过将距离Y除以长度H而求出的S＝Y/H来定义。即，如图3所示，S＝0.5时，是图像形成面板14的靠近光轴L侧的端面与投射镜头15的光轴L一致的情况。并且，S＞0.5(S大于0.5)时，图像形成面板14的靠近光轴L侧的端面向远离投射镜头15的光轴L的方向移动。S＝0时，图像形成面板14的中心与投射镜头15的光轴L一致，从而成为近似于现有的远距离投射类型的配置。

作为使图像形成面板14进行移动的量S，优选设为超过0.4且小于0.7。若移动量S超过0.4，则与0.4以下的情况相比，对投射镜头15的垂直方向的温度分布的影响变得不明显。另一方面，若移动量S小于0.7，则与0.7以上的情况相比，图像形成面板14的移动量不会变得过大，从而抑制透镜系统变大，并防止制造适应性降低。因此，通过将图像形成面板14的移动量S容纳在上述范围，能够减轻投射镜头15的垂直方向的温度分布的影响，并且提供高性能的产品。更优选使图像形成面板14进行移动的量S设为超过0.45且小于0.6。

如图3所示，投射镜头15具备从图像形成面板14侧依次配置的第1透镜L1～第5透镜L5以及保持开口光圈35的镜筒36。第1透镜L1在两侧具有凸面，第2透镜L2在屏幕20侧具有凹面且在图像形成面板14侧具有凸面。第3透镜L3在两侧具有凸面，第4透镜L4在屏幕20侧具有凸面且在图像形成面板14侧具有平面。第5透镜L5在屏幕20侧具有凸的非球面且在图像形成面板14侧具有平面。

镜筒36由多个透镜保持框36a～36d以及间隔物36e嵌合而构成，并且保持第1透镜L1～第5透镜L5。各透镜保持框36a～36d以及间隔物36e具有复杂的截面形状，因此由聚碳酸酯等合成树脂成型。此外，也可以使透镜保持框36a～36d以及间隔物36e的局部或全部由金属制成。

透镜保持框36a为其外径比其他透镜保持框36b～36d小的圆筒，配置在比透镜保持框36b～36d更靠图像形成面板14侧且镜筒36的内部。此外，此处所说的圆筒并不限定于内径和外径均匀的圆筒，还包括大致圆筒的情况。透镜保持框36a保持第1透镜L1～第4透镜L4。

开口光圈35与透镜保持框36a在第4透镜L4与第5透镜L5之间配设成一体。开口光圈35由铝或其他金属制成，并且形成为具有确定F数的圆形开口35a的圆环状。在开口光圈35的表面通过涂布或电镀而形成有黑色层。

图3中，用实线表示通过了图像形成面板14的各位置的光的投射镜头15内的通过路径的概略，用单点划线表示该光的中心。

当图像形成面板14配置成相对于投射镜头15的光轴L向下侧移动时，入射于投射镜头15内的光通过投射镜头15内的图像形成面板14所移动的方向，即主要通过相对于投射镜头15的光轴L的下侧，直至投射镜头15内的光圈位置。而且，光的通过路径在光圈位置反转而主要通过投射镜头15的上侧，从而投射到屏幕20。因此，当图像形成面板14向下侧移动时，主要是投射镜头15的下侧部分因光的通过而被加热，从而在投射镜头15内，在与光轴垂直的方向上产生温度分布。

若该温度差较大，则在保持第1透镜L1～第5透镜L5的镜筒36上也会产生由仅对一侧加热而引起的变形。由于该变形，导致第1透镜L1～第5透镜L5倾斜，从而投射到屏幕的图像的品质下降。此外，由于第1透镜L1～第5透镜L5倾斜，第1透镜L1～第5透镜L5的旋转对称性被破坏，因此，所投射的图像整体的分辨率下降，而且发生由像面弯曲的产生引起的对角方向上的焦点位置偏离等，以致投射图像整体的性能劣化。

为了通过将图像形成面板14相对于光轴L移动配置来抑制所产生的热变形，透镜保持框36a具有热管结构，具有对图像形成面板14相对于投射镜头15的光轴L所移动侧的第1部分36f(参照图4)进行冷却，并且对图像形成面板14相对于投射镜头15的光轴L所移动侧的相反侧的第2部分36g(参照图4)进行加热的功能。

如图4所示，透镜保持框36a具有在内部划定空腔的中空结构41。中空结构41设置在第1部分36f和第2部分36g，为设置成与透镜保持框36a的外周和内周呈同心圆状的中空圆筒。

关于中空结构41，在其内部(空腔)具有多孔质层42，并且填充有蓄热介质而被密封。从耐腐蚀性、粘性等方面考虑，蓄热介质例如使用水等液体。多孔质层42例如由海绵、多孔质陶瓷等形成。多孔质层42中形成有引导蓄热介质的液体和气体的通路43。通路43形成为连接第1部分36f与第2部分36g之间的圆弧状。

蓄热介质被多孔质层42吸收，并通过透镜保持框36a的周向上的温度差而流动。具体而言，当第1部分36f被光加热时，吸收了该热的蓄热介质蒸发，并且蓄热介质的气体通过中空结构41的内部、主要通过通路43而移动至第2部分36g侧(图4的用虚线表示移动方向)。通过第2部分36g被冷却的蓄热介质的气体凝聚而复原成液体，从而被多孔质层42吸收。蓄热介质被挤出相当于在第2部分36g凝聚的量，并通过多孔质层42而移动至第1部分36f侧(图4的用实线表示的移动方向)。这样，蓄热介质在中空结构41的内部进行循环，吸收第1部分36f的热而冷却了第1部分36f的蓄热介质向第2部分36g侧移动而对第2部分36g进行加热。此外，优选通过在中空结构41内部进行循环的蓄热介质而冷却的第1部分36f以及加热的第2部分36g为比开口光圈35的位置更靠图像形成面板14侧。

如上所述，透镜保持框36a中，通过第1部分36f与第2部分36g之间的温度差，填充于中空结构41内部的蓄热介质在中空结构41内部进行循环，因此冷却第1部分36f并且加热第2部分36g。由此，温度分布在镜筒36的周向上变得均匀，从而抑制因不均匀的温度分布引起的镜筒36的局部变形。尤其能够减小因光的通过而温度上升的镜筒36的下侧与该下侧的相反侧的上侧之间的温度差，从而防止投射镜头15内的第1透镜L1～第5透镜L5的倾斜。此外，蓄热介质通过温度差而进行循环，因此，在镜筒36的外部并不需要液体循环装置等，能够防止投影仪的大型化。

此外，上述第1实施方式中，通过经由通路43而使蓄热介质的气体移动，并且经由多孔质层42而使蓄热介质的液体移动，从而使蓄热介质在中空结构41内循环。并不限于该实施方式，也可以仅使液体或者气体与液体的混合物在通路43以及多孔质层42之间进行循环。

＜第2实施方式＞

如图5所示，第2实施方式的透镜保持框50除了具有热管结构以外，还具有遮光槽52A。透镜保持框50与上述第1实施方式的透镜保持框36a相同地构成投射镜头15的镜筒36。并且，透镜保持框50与透镜保持框36a相同地为外径比透镜保持框36b～36d小的圆筒，并且配置在镜筒36的内部。

关于透镜保持框50，保持透镜的主体部50a、位于主体部50a的内部的管部50b以及开口光圈35设置成一体。主体部50a由聚碳酸酯等合成树脂成型。管部50b例如由黄铜等金属成型。管部50b与上述第1实施方式的透镜保持框36a相同地在内部具有中空结构51。中空结构51设置在图像形成面板14相对于投射镜头15的光轴L所移动侧的第1部分50c和图像形成面板14相对于投射镜头15的光轴L所移动侧的相反侧的第2部分50d。

管部50b在中空结构51的光轴L侧的侧面52具有遮光槽52A。中空结构51和遮光槽52A位于透镜彼此之间，例如位于透镜L3、L4之间。此外，图5中，示出透镜L3、L4，对透镜L1、L2则进行了省略。遮光槽52A的与光轴L平行的截面形状为凹凸形状，例如形成为等间隔的螺丝牙形状。由此，遮光槽52A防止透镜保持框50的内表面反射。

中空结构51的内部(空腔)具有与上述第1实施方式的多孔质层42相同地形成的多孔质层53，并且填充有蓄热介质而被密封。多孔质层53与多孔质层42相同地形成有引导蓄热介质的液体和气体的通路(未图示)。

蓄热介质被多孔质层53吸收，通过透镜保持框50的周向上的温度差而流动，并在中空结构51内部进行循环。吸收第1部分50c的热而冷却了第1部分50c的蓄热介质向第2部分50d侧移动而对第2部分50d进行加热。此外，透镜保持框50具有遮光槽52A，因此抑制透镜保持框50整体的温度上升，从而能够更加减小第1部分50c与第2部分50d之间的温度差。

此外，上述第2实施方式中，在中空结构51的光轴L侧的侧面52形成有与光轴L平行的截面形状为凹凸形状的遮光槽52A，但并不限于此，也可以在侧面52形成与光轴L正交的截面形状为凹凸形状的遮光槽。

＜第3实施方式＞

上述第1和第2实施方式中配置有在镜筒36的内部具有热管结构的透镜保持框，但第3实施方式中，如图6所示那样在镜筒60设有作为与透镜保持框不同的组件的圆筒61。第3实施方式中，对与第1和第2实施方式相同的部分以及部件示出相同的符号并省略说明，主要说明与第1实施方式的不同点。

镜筒60具有：透镜保持框60a～60c；以及与透镜保持框60a的外周嵌合的圆筒61。透镜保持框60a～60c和圆筒61由聚碳酸酯等合成树脂成型。透镜保持框60a保持第1透镜L1～第4透镜L4。并且，开口光圈35与透镜保持框60a配设成一体。

圆筒61具有与上述第1实施方式的透镜保持框36a和第2实施方式的透镜保持框50相同的热管结构，并在内部具有中空结构62。中空结构62为中空的圆筒，所述中空的圆筒设置成在图像形成面板14相对于投射镜头15的光轴L所移动侧的第1部分61a和图像形成面板14相对于投射镜头15的光轴L所移动侧的相反侧的第2部分61b与圆筒61的外周和内周呈同心圆状。

中空结构62的内部(空腔)具有与上述第1实施方式的多孔质层42和第2实施方式的多孔质层53相同地形成的多孔质层63，并且填充有蓄热介质而被密封。多孔质层63上与多孔质层42、53相同地形成有引导蓄热介质的液体和气体的通路(未图示)。

蓄热介质被多孔质层63吸收，并通过圆筒61的周向上的温度差而流动，并且蓄热介质在中空结构62内部进行循环。吸收第1部分61a的热而冷却了第1部分61a的蓄热介质向第2部分61b侧移动而对第2部分61b进行加热。尤其，当投射镜头15与光源13较近时，镜筒60的外周面的温度容易上升，但本实施方式中，圆筒61构成镜筒60的外周面，因此周向上的温度分布变得均匀，从而抑制因不均匀的温度分布引起的镜筒60的局部变形。此外，优选通过在中空结构62内部进行循环的蓄热介质而进行冷却的第1部分61a以及进行加热的第2部分61b与上述第1和第2实施方式相同地，位于比开口光圈35的位置更靠图像形成面板14侧。

上述第1～第3实施方式可以进行适当组合，例如，也可以在位于镜筒内部的透镜保持框和构成镜筒外周面的圆筒这两者上设置热管结构。

上述各实施方式中，举出将投影仪设置在桌上等台上的状态的例子进行了说明，但并不限于此，本实用新型的投影仪也可以吊在天花板上使用，该情况下，上述各实施方式中所说明的“上侧”、“下侧”、“上方”、“下方”等表述中，上下方向全部相反。

上述各实施方式中，以将像投射到屏幕的例子进行了说明，但投射面并不限定于屏幕，也能够作为向各种投射面进行投射的投影仪来使用。

符号说明

10-投影仪，11-壳体，13-光源，14-图像形成面板，14a-图像形成面，15-投射镜头，17-控制部，20-屏幕，21-变焦转盘，22-光量调节盘，23-对焦转盘，24-上下焦点调节盘，25-左右焦点调节盘，26-画面修正转盘，31B-蓝(B)的LED，31G-绿(G)的LED，31R-红(R)的LED，32、33-分色镜，35-开口光圈，35a-确定F数的圆形开口，36、60-镜筒，36a～36d、50、60a～60c-透镜保持框，36e-间隔物，36f、50c、61a-第1部分，36g、50d、61b-第2部分，41、51、62-中空结构，42、53、63-多孔质层，43-通路，50a-主体部，50b-管部，52-侧面，52A-遮光槽，61-圆筒，L-光轴，L1～L5-第1透镜～第5透镜。

Claims (10)

1.一种投影仪，其具有：

投射镜头，具有透镜和保持所述透镜的镜筒；

图像形成面板，配置成中心相对于所述投射镜头的光轴移动，并且形成图像；

光源，向所述图像形成面板照射光；以及

中空结构，在所述镜筒的第1部分和所述镜筒的第2部分中，连通于所述第1部分和所述第2部分，所述镜筒的第1部分位于所述图像形成面板相对于所述投射镜头的光轴所移动侧，所述镜筒的第2部分位于相对于所述投射镜头的光轴的所述第1部分的相反侧，

并且具有填充于所述中空结构的内部而被密封的蓄热介质。

2.根据权利要求1所述的投影仪，其中，

所述中空结构的所述光轴侧侧面的与所述光轴平行的截面具有凹凸形状。

3.根据权利要求1所述的投影仪，其中，

所述中空结构的所述光轴侧侧面的与所述光轴正交的截面具有凹凸形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影仪，其在所述中空结构内部具有多孔质层。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的投影仪，其具有配置在所述镜筒的圆筒，并且在所述圆筒的内部形成有所述中空结构。

6.根据权利要求5所述的投影仪，其中，

所述圆筒配置在所述镜筒的内部。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的投影仪，其中，

所述镜筒由合成树脂制成。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的投影仪，其中，

所述第1部分和所述第2部分位于比确定所述投射镜头的F数的光圈的位置更靠所述图像形成面板侧。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的投影仪，其中，

当将所述光轴至所述图像形成面板的中心的距离设为Y、

将所述图像形成面板的移动方向上的长度设为H、

将所述距离Y除以所述长度H而求出的所述图像形成面板的移动量设为S＝Y/H时，

所述移动量S在0.4＜S＜0.7的范围内。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的投影仪，其中，

图像形成面板相对于所述投射镜头的光轴的移动方向为以所述光轴为基准的重力方向。