專利名稱：投影儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及投影儀。
背景技術：
作為投射圖像的顯示裝置的投影儀使用高強度燈作為光源，以穿過例如液晶面板 的光照射屏幕等。已知一種配備有兩個燈的雙燈型投影儀。雙燈型投影儀可分為兩種類型， 一種是同時接通兩個燈以增加亮度，而另一種是切換型，通常只接通并使用一個燈，而保留 另一個燈作為后備。容納在投影儀中的燈接通期間會發熱，使燈的溫度或投影儀內的溫度上升。因此， 投影儀內安裝有例如供氣扇或排氣扇等冷卻系統，以冷卻燈和投影儀的內部。日本專利申請特開2003-29341號公報公開了一種投影顯示器，其具有高電能消 耗光源和低電能消耗光源，并通過光軸切換反射鏡來切換光軸，以試圖降低電能消耗。注意，如圖4所示，現有技術的雙燈切換投影儀以物理對稱關系配置有兩個燈12， 同時在兩者間夾持有照明光學系統20和可動反射鏡14。圖4是現有技術的投影儀10的俯 視圖。圖4示意性地示出了在移除投影儀10的外殼的狀態下的光學系統的主要內部部件 和排氣扇50。圖4所示現有技術的投影儀10包括燈12、可動反射鏡14、照明光學系統20、投影 光學系統30和排氣扇50。在雙燈切換型投影儀10中，只從兩個燈12中的一個燈12照出 光。兩個燈12配置成使光的照射方向彼此相反。可動反射鏡14配置成使得來自一個燈12的光的入射角變成約45度，并在接通該 燈12時，使來自該燈12的光反射至照明光學系統20。當接通另一燈12時，通過沿適當方 向使可動反射鏡14旋轉約90度，來使來自另一燈12的光反射至同一照明光學系統20。被 可動反射鏡14反射的光進入照明光學系統20。照明光學系統20暫時將入射光分離成三原色(RGB)，然后使分離的光穿過液晶面 板70R、70G和70B，用于合成。照明光學系統20包括蠅眼透鏡61、PS傳感元件62、聚光透鏡 63、二向色反射鏡64和66、反射鏡65、67和68、正交棱鏡69、和液晶面板70R、70G和70B。 由照明光學系統20合成的光經由投影光學系統30作為圖像從投影光學系統30投射到屏
眷等上ο圖4所示燈12的反射器呈拋物線形狀，但是也可將圖5所示反射器呈橢圓形狀的 燈22用作投影儀10的光源。圖5是現有技術的投影儀10的俯視圖。雖然反射器呈拋物 線形狀的燈12照射的是平行光，但是反射器呈橢圓形狀的燈具有使照射光朝存在于光照 射方向的另一焦點聚集的性質。因此，當使用反射器呈橢圓形狀的燈22時，先通過使用透 鏡M、25等中的至少一個透鏡使來自光源的光變成平行光，然后再使之進入照明光學系統 20。燈22與透鏡25之間的總距離(=M1+M2+M3)，即圖5中燈22與透鏡M之間的距離 Ml、透鏡M與可動反射鏡沈之間的距離M2和可動反射鏡沈與透鏡25之間的距離M3，由 燈22的反射器以及透鏡M和25的性質確定。因此，當使用反射器呈橢圓形狀的燈22時，
3燈22的位置由燈22的反射器和透鏡M和25的性質確定。注意，可動反射鏡14/26、照明光學系統20和投影光學系統30的構造對于反射器 呈拋物線形狀的燈12和反射器呈橢圓形狀的燈22來說是一樣的。因此，在現有技術的投影儀10中，兩個燈12/22配置成彼此相對，并在兩個燈 12/22的中間位置配置用于切換光路的可動反射鏡14/26。燈12/22的配置以及可動反射 鏡14Λ6和照明光學系統20的配置作為光學設計來說是簡單的。然而，如圖4和5所示， 一個燈12/22的端部P與投影光學系統30的光的發射點R之間的距離L4變長。當投影儀 10的外部形狀確定時，投影光學系統30的光軸(穿過發射點R的軸線)在多數情況下通常 設置在外部形狀的中心。然而，為此目的，必須相對于投影光學系統30的光軸對稱地設置 距離L4。因此，外部形狀的寬度至少需為L4X 2，導致投影儀10整體的大型化。因為兩個燈12/22是分開設置的，所以有必要為各燈12/22構造冷卻系統。具體 地，有必要通過相應于燈12/22的位置來構造用于排放空氣的排氣扇50，以使穿過燈12/22 的空氣有效地向外排出。因此，在外殼上附近燈12/22的位置安裝兩個排氣扇50，占據了投 影儀10的寬區域來配置這兩個排氣扇50。如果燈12在接通時發熱，則位于燈12上方的區域中的溫度上升大于位于燈12下 方的區域。如果由于投影儀10發生傾斜而使得燈12的照射面(玻璃面)位于反射面(反 射器)的上方，則燈12可能受熱損壞。相反，如果燈12的反射面(反射器)位于照射面 (玻璃面)的上方，則燈12也可能受熱損壞。作為投影儀10的安裝方法，如圖6A所示，投影儀10可配置成平行于水平安裝面， 以沿水平方向照射圖像光，或者如圖6B和6C所示，投影儀10可沿相對于水平安裝面傾斜 的方向配置，以向斜上方照射圖像光。圖6A和6B是本實施例的投影儀10的側視圖。圖6C 是本實施例的投影儀10的側視圖。因此，優選的是即使投影儀10發生傾斜，燈12的照射方向的傾斜也不發生改變。 為此目的，燈12是配置成使得燈12的照射方向大致垂直于投影光學系統30的光軸。因此， 如圖6B和6C所示，當投影儀10傾斜配置時，燈12的照射方向的傾斜不改變。因此，在燈 12的照射面或反射面不位于上方的情況下，避免了燈12的損壞。因此，當燈12配置在投影儀10內時，不但其安裝位置受限，而且還必須通過考慮 燈12的照射方向來配置燈12。
發明內容
鑒于上述情況，希望提供一種新穎且改善的投影儀，其能夠在實現簡單結構的同 時使整個裝置小型化。根據本發明一實施例，提供了一種投影儀，其包括用作光源的第一燈；作為配置 成沿與第一燈相同的方向進行照射以使照射方向平行的光源的第二燈；照明光學系統，接 受來自第一燈或第二燈的光的入射，生成圖像光，并發射該圖像光；投影光學系統，具有大 致垂直于第一燈和第二燈的照射方向的光軸，接受來自照明光學系統的圖像光的入射，并 向外發射該圖像光；第一反射鏡，橫越投影光學系統的光軸配置在第一燈和第二燈的相反 側，并反射來自第一燈或第二燈的光，以使之進入照明光學系統；可動反射鏡，在第一燈接 通時，通過偏離位于連接第一燈與第一反射鏡的直線上的光路，來使來自第一燈的光直接進入第一反射鏡，而在第二燈接通時，通過設置在位于連接第一燈與第一反射鏡的直線上 的光路上，來反射來自第二燈的光，以使之進入第一反射鏡；和第二反射鏡，反射來自第二 燈的光，以使之進入可動反射鏡。可動反射鏡可圍繞處于垂直于安裝時的水平面的方向上的軸線進行旋轉。第一燈和第二燈可配置成彼此鄰近。來自第一反射鏡的光所進入的照明光學系統的光的入射點可橫越投影光學系統 的光軸位于第一燈和第二燈的相反側。照明光學系統可接受來自第一燈或第二燈的光的入射，使光按顏色分離，并使分 離的光穿過顯示面板以按顏色生成圖像光，再合成這些圖像光，然后發射合成的圖像光。根據本發明的上述實施例，能夠在實現簡單結構的同時使整個裝置小型化。
圖1是本發明一實施例的投影儀100的透視圖；圖2是本實施例的投影儀100的俯視圖；圖3A和;3B是本實施例的投影儀100的側視圖；圖3C是本實施例的投影儀100的側視圖；圖4是現有技術的投影儀10的俯視圖；圖5是現有技術的投影儀10的俯視圖；圖6A和6B是本實施例的投影儀10的側視圖；圖6C是本實施例的投影儀10的側視圖。
具體實施例方式以下將參考附圖詳細描述本發明的優選實施方式。請注意，在本說明書和附圖中， 以相同附圖標記來表示功能和結構大致相同的結構元件，并且省略了對這些結構元件的重 復描述。將以如下順序描述本發明1.投影儀100的概略構造2.來自燈112A/112B的光的光路切換工具(means)3.燈112A/112B的照射方向4.投影儀100的寬度<1.投影儀100的概略構造>首先，參考圖1描述本發明一實施例的投影儀100的構造。圖1是本實施例的投影 儀100的透視圖。圖1示意性地示出了在移除投影儀100的外殼的狀態下安裝于基底140 上的主要內部部件。圖2是本實施例的投影儀100的俯視圖。本實施例的投影儀100包括燈112A/112B、可動反射鏡114、照明光學系統120、 投影光學系統130、和排氣扇150。投影儀100是投射圖像的顯示裝置，使用高強度的燈 112A/112B作為光源來投射例如穿過液晶面板170R、170G或170B的光到屏幕等上。投影 儀100屬于雙燈切換型，通常接通并使用一個燈112A (或112B)，而保留另一個燈112B (或 112A)作為后備。
燈112A/112B容納在燈盒110中。燈112A/112B是例如氙氣燈、或超高壓水銀燈 等。燈112A/112B具有例如呈拋物線形狀的反射器，并照射平行光。在本發明中，也可使用 具有呈橢圓形狀的反射器的燈。在該情況下，必須在燈與照明光學系統120之間設置透鏡， 來將從燈照出的光改變成平行光。從燈112A/112B照出的光輸出到照明光學系統120中。由于投影儀100屬于雙 燈切換型，在使用投影儀100時，根據用戶的選擇或投影儀100內的設置來接通燈之一
112A/112Bo與現有技術的投影儀10相比，燈112A/112B在投影儀100內配置成使光沿相同方 向照出，以使照射方向平行。此外，與現有技術的投影儀10相比，燈112A/112B配置成彼此 鄰近。燈112A/112B是第一燈和第二燈的示例。由于投影儀100屬于雙燈切換型，所以設置有切換來自燈112A的光的光路和來自 燈112B的光的光路的可動反射鏡114。由于燈112A/112B的配置與現有技術投影儀10中 的不同，所以用于切換來自燈112A/112B的光的光路的可動反射鏡114的配置也與現有技 術投影儀10中的不同。對例如可動反射鏡114等光路切換工具的詳細描述將在后面進行。照明光學系統120暫時(once)將從燈112A/112B輸出的光分成三原色(RGB)。然 后，照明光學系統120使分離的光穿過液晶面板170R、170G和170B，以生成各顏色的圖像 光，其然后合成為一個圖像光。照明光學系統120將通過合成生成的圖像光輸出至投影光 學系統130。照明光學系統120包括蠅眼透鏡161、PS傳感元件162、聚光透鏡163、二向色反射 鏡164和166、反射鏡165、167和168、正交棱鏡169、和液晶面板170RU70G和170B。蠅眼透鏡161將中心亮度比周邊亮度高的入射光轉換成均勻光。PS傳感元件162 使光的偏振分量對齊(align)，以使偏振分量對齊后的光進入液晶面板170R、170G和170B。 聚光透鏡163使來自燈112A/112B的光會聚。二向色反射鏡164使來自入射光的藍光穿 過，而使紅光和綠光反射。二向色反射鏡166使來自入射光的紅光穿過，而使綠光反射。反 射鏡165、167和168使入射光向例如90度方向改變角度后反射。液晶面板170R、170G和 170B各自生成各入射顏色(RGB)的圖像光。正交棱鏡169通過合成各顏色的入射圖像光而 生成合成圖像光，并將該圖像光輸出至投影光學系統130。投影光學系統130由例如投影透鏡構成，并將從照明光學系統120輸出的圖像光 投射到屏幕等上。投影光學系統130具有大致垂直于燈112A/112B的照射方向的光軸。作為投影儀100的冷卻系統，例如，設置有供氣扇(未示出)和排氣扇150等。供氣扇是例如離心風扇。供氣扇與燈112A/112B連接，以向各燈112A/112B供給 空氣，來冷卻接通時發熱的燈112A/112B。排氣扇150是例如軸流風扇(axial fan)。排氣扇150取入穿過燈112A/112B的 空氣，并將取入的空氣排出投影儀100。排氣扇150附接在例如投影儀100的外殼上。鄰近燈112A/112B只配置一個單元的排氣扇150。在現有技術的投影儀10中，兩 個燈12是彼此分開配置的，所以需安裝兩個單元的排氣扇50。另一方面，在本實施例中， 燈112A/112B彼此鄰近，因此能夠共用排氣扇150，所以能夠通過只安裝一個單元的排氣扇 150來冷卻燈112A/112B。在圖2所示示例中，排氣扇150配置成鄰近燈112A，但本發明并 不局限于該示例。例如，排氣扇可配置在彼此鄰近配置的兩個燈之間的中間位置。
<2.來自燈112A/112B的光的光路切換工具>下面將描述來自燈112A/112B的光的光路切換工具。光路切換工具切換光路，以便在燈112A接通時使來自燈112A的光到達照明光學 系統120，而在燈112B接通時使來自燈112B的光到達照明光學系統120。光路切換工具由例如可動反射鏡114以及反射鏡116和118構成。連接反射鏡118與燈112A的光路垂直于投影光學系統130的光軸，并經過照明光 學系統120的光的入射點Q的附近。連接反射鏡116與燈112B的光路平行于連接反射鏡 118與燈112A的光路，并且從照明光學系統120的光的入射點Q位于投影光學系統130的 光的發射點R側。燈112B接通時連接反射鏡116與可動反射鏡114的光路平行于投影光 學系統130的光軸，并配置在投影光學系統130的光軸延長線的附近。反射鏡118是第一反射鏡的示例，反射來自燈112A/112B的光，以使之進入照明光 學系統120。反射鏡118配置成使得來自燈112A/112B的光的入射角變成約45度。如圖2所示，反射鏡118安裝在接受來自反射鏡118的光入射的照明光學系統120 的光的入射點Q附近。入射點Q位于沿寬度方向與投影光學系統130的光軸的距離為L2的 位置。入射點Q橫越(across)投影光學系統130的光軸位于燈112A/112B的相反側。因 此，反射鏡118也橫越投影光學系統130的光軸位于燈112A/112B的相反側。可動反射鏡114是可動的，以偏離位于連接燈112A與反射鏡118的直線上的光 路，或設置在位于連接燈112A與反射鏡118的直線上的光路上。當燈112A接通時，可動反射鏡114偏離位于連接燈112A與反射鏡118的直線上 的光路，以使來自燈112A的光直接進入反射鏡118。另一方面，當燈112B接通時，可動反射 鏡114旋轉約45度，以設置在位于連接燈112A與反射鏡118的直線上的光路上，并反射來 自燈112B的光，以使之進入反射鏡118。當燈112B接通時，可動反射鏡114配置成使得來 自燈112B的光的入射角變成約45度。可動反射鏡114圍繞處于垂直于安裝時的水平面的方向上的軸線旋轉。因此，可 動反射鏡114不但能夠在投影儀100安裝于桌面上時進行適當的旋轉，而且也能在投影儀 安裝成例如頂面底面翻轉而懸伸在天花板上時進行適當的旋轉。也就是說，如果與本實施 例相比可動反射鏡圍繞相對于水平面處于水平方向的軸線旋轉，則在設置成頂面底面翻轉 時，可動反射鏡114可能不會操作，但是這種故障在本實施例中能夠得到避免。反射鏡116是第二反射鏡的示例，反射來自燈112B的光，以使之進入可動反射鏡 114。反射鏡116配置成使得來自燈112B的光的入射角變成約45度。反射鏡116從照明光 學系統120的光的入射點Q配置在投影光學系統130的光的發射點R側。反射鏡116還配 置在投影光學系統130的光軸的延長線的附近。因此，將光照射進入反射鏡116的燈112B 也能夠從照明光學系統120的光的入射點Q安裝在投影光學系統130側，使得投影儀100 的尺寸能夠小型化。本實施例的光路切換工具按如下方式操作首先，當燈112A接通時，可動反射鏡114移動至偏離位于連接燈112A與反射鏡 118的直線上的光路的位置。當燈112A接通后，從燈112A照出的光直接進入反射鏡118， 而反射鏡118反射來自燈112A的光，以使之進入照明光學系統120。因此，來自燈112A的 光進入照明光學系統120。
另一方面，當燈112B接通時，可動反射鏡114移動至位于連接燈112A與反射鏡 118的直線上的光路上。當燈112B接通后，從燈112B照出的光進入反射鏡116，而反射鏡 116反射來自燈112B的光，以使之進入可動反射鏡114。然后，可動反射鏡114反射來自反 射鏡116的光，以使之進入反射鏡118。最后，反射鏡118反射來自可動反射鏡114的光，以 使之進入照明光學系統120。因此，來自燈112B的光進入照明光學系統120。<3.燈 112A/112B 的照射方向 >投影光學系統130的光軸處于大致垂直于燈112A/112B的照射方向的方向上。作 為投影儀100的安裝方法，如圖3A所示，投影儀100可配置成平行于水平安裝面，以沿水平 方向照射圖像光，或者如圖3B和3C所示，投影儀100可沿相對于水平安裝面傾斜的方向配 置，以向斜上方照射圖像光。圖3A和;3B是本實施例的投影儀100的側視圖。圖3C是本實 施例的投影儀100的側視圖。燈112A/112B(以下也總稱為燈112)接通后會發熱。如果燈112發熱，則位于燈 112上方的區域中的溫度上升大于位于燈112下方的區域。如果由于投影儀100發生傾斜 而使得燈112的照射面(玻璃面)位于反射面(反射器)的上方，則燈112可能受熱損壞。 相反，如果燈112的反射面(反射器)位于照射面(玻璃面)的上方，則燈112也可能受熱 損壞。因此，優選的是即使投影儀100發生傾斜，燈112的照射方向的傾斜也不發生改 變。為此目的，燈112可配置成使得燈112的照射方向大致垂直于投影光學系統130的光 軸。因此，如圖:3B和3C所示，當投影儀100傾斜配置時，燈112的照射方向的傾斜不改變。 因此，在燈112的照射面或反射面不位于上方的情況下，避免了燈112的損壞。在本實施例中，在使投影儀100小型化的同時，如圖3所示，考慮兩個燈112的照 射方向來配置燈112。燈112A/112B的照射方向不必與投影光學系統130的光軸正好成90 度角，可在允許燈的溫度適當分布的范圍內傾斜。<4.投影儀100的寬度>燈112A/112B橫越投影光學系統130的光軸配置在照明光學系統120的光的入射 點Q和反射鏡118的相反側。因此，離投影光學系統130的光軸最遠的光學系統部件的位 置將是燈112A/112B的一個端部，即圖2所示的P。端部P位于沿寬度方向與投影光學系統 130的光軸的距離為Ll的位置。Ll可縮短至燈112A/112B不與可動反射鏡114發生接觸的位置。也就是說，燈 112A/112B可移動至圖2所示可動反射鏡114與燈112A/112B之間的距離L3變成接近 0(零)的位置，來縮短Li。在現有技術的投影儀10中，兩個燈12/22橫越可動反射鏡14或沈定位成彼此相 對。于是，如圖4和5所示，離投影光學系統130的光軸最遠的光學系統部件的位置是從照 明光學系統120的光的入射點Q起配置在外側的燈12的端部P。該端部P位于沿寬度方向 與投影光學系統130的光軸的距離為L4的位置。照明光學系統20的光的入射點Q與投影光學系統30的光的發射點R之間的間距 L2取決于照明光學系統20和投影光學系統30的結構。如果照明光學系統20具有上述構 造，則難以將間距L2縮短至一定間距之下。因此，難以縮短投影光學系統130的光軸與端 部P之間沿寬度方向的距離L4。
另一方面，本實施例在照明光學系統120的光的入射點Q與投影光學系統130的 光的發射點R之間具有與現有技術投影儀相同的間距L2。然而，燈112A/112B橫越投影光 學系統130的光軸配置在照明光學系統120的光的入射點Q和反射鏡118的相反側。因此， 投影光學系統130的光軸與離該光軸最遠的光學系統部件的位置(端部P)之間的距離Ll 能夠做成小于現有技術投影儀的投影光學系統30的光軸與端部P之間沿寬度方向的距離 L4，所以能夠使整個裝置的尺寸小型化。根據本實施例，從上可知，當投影儀100的外部形狀已確定時，當投影光學系統 130的光軸(穿過發射點R的軸線)設定在外部形狀的中心時，與現有技術的投影儀相比， 尤其是外部形狀的寬度能夠得到縮小。本領域的技術人員應該了解的是，在權利要求或其等同方案的范圍內，可根據設 計要求和其它因素做出各種修改、組合、子組合和變更。例如，在上述實施例中，描述了在投影儀100中安裝兩個燈112A/112B的情況，但 是本發明并不局限于這種示例，當在投影儀中安裝三個或三個以上的燈時，通過增加可動 反射鏡的數量同樣也能適用。本申請包含2010年1月21日在日本專利局提交的日本優先權專利申請JP 2010-011172所涉及的主題，其全部內容通過引用并入本文。
權利要求
1.一種投影儀，包括 用作光源的第一燈；作為配置成沿與第一燈相同的方向進行照射以使照射方向平行的光源的第二燈； 照明光學系統，接受來自第一燈或第二燈的光的入射，生成圖像光，并發射該圖像光； 投影光學系統，具有大致垂直于第一燈和第二燈的照射方向的光軸，接受來自照明光 學系統的圖像光的入射，并向外發射該圖像光；第一反射鏡，橫越投影光學系統的光軸配置在第一燈和第二燈的相反側，并反射來自 第一燈或第二燈的光，以使之進入照明光學系統；可動反射鏡，在第一燈接通時，通過偏離位于連接第一燈與第一反射鏡的直線上的光 路，來使來自第一燈的光直接進入第一反射鏡，而在第二燈接通時，通過設置在位于連接第 一燈與第一反射鏡的直線上的光路上，來反射來自第二燈的光，以使之進入第一反射鏡；和 第二反射鏡，反射來自第二燈的光，以使之進入可動反射鏡。
2.如權利要求1所述的投影儀，其中，可動反射鏡圍繞處于垂直于安裝時的水平面的 方向上的軸線進行旋轉。
3.如權利要求1所述的投影儀，其中，第一燈和第二燈配置成彼此鄰近。
4.如權利要求1所述的投影儀，其中，來自第一反射鏡的光所進入的照明光學系統的 光的入射點橫越投影光學系統的光軸位于第一燈和第二燈的相反側。
5.如權利要求1所述的投影儀，其中，照明光學系統接受來自第一燈或第二燈的光的 入射，使光按顏色分離，并使分離的光穿過顯示面板以按顏色生成圖像光，再合成這些圖像 光，然后發射合成的圖像光。
全文摘要
本發明涉及一種投影儀，其包括第一燈；與第一燈方向相同的第二燈；向外發射圖像光的投影光學系統；第一反射鏡，反射來自第一燈或第二燈的光以使之進入照明光學系統的；可動反射鏡，在第一燈接通時，通過偏離連接第一燈與第一反射鏡的光路，使光直接進入第一反射鏡，而在第二燈接通時，通過設置到所述光路上來反射光，以使之進入第一反射鏡；和第二反射鏡，反射來自第二燈的光，以使之進入可動反射鏡。
文檔編號G03B21/14GK102135719SQ20111000738
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月14日 優先權日2010年1月21日
發明者井上桂吾, 福田和宏 申請人:索尼公司