專利名稱：投影型圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影型圖像顯示設(shè)備的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有棒狀積分器的投影型圖像顯示設(shè)備，所述棒狀積分器使來自光源的照明光的照明度均衡。
背景技術(shù)：
已知投影型圖像顯示器設(shè)備之一是一種投影儀，其具有諸如液晶元件或數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD)的圖像產(chǎn)生部分。所述投影儀中，圖像產(chǎn)生部分對來自光源的照明光調(diào)整成圖像光。然后，通過投影光學(xué)系統(tǒng)將所述圖像光投射到屏幕。
因為來自光源的照明光可能照明度分布不均，兩個日本專利公開出版物No.2003-16802和No.2003-59303披露了棒狀積分器的條設(shè)置在光源和圖像產(chǎn)生部分之間。棒狀積分器例如可以由玻璃制成，并且其沿軸向的一個末端制成光入射面，而另一端制成光發(fā)射面。從光入射面進入的照明光通過在棒狀積分器的內(nèi)表面的反射被均衡，然后從光發(fā)射面發(fā)射。
為了有效利用外殼的內(nèi)部空間，以有效地的縮小投影儀的體積，最好不將光源與圖像產(chǎn)生部分對準。因此，通常在光源和圖像產(chǎn)生部分之間設(shè)置一個鏡子，使照明光的光軸彎向圖像產(chǎn)生部分。
上述設(shè)備中產(chǎn)生了一個問題，即組件的數(shù)量增加。由于需要用于精確固定鏡子的組件，該設(shè)備也可能使生產(chǎn)成本升高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于所述問題，本發(fā)明的基本目的是提供一種投影型圖像顯示設(shè)備，其具有能使照明光的光軸發(fā)生彎曲的簡單結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種投影型圖像顯示設(shè)備，其可能有效利用外殼內(nèi)的空間。
為了滿足上述和其它目的，本發(fā)明的投影型圖像顯示設(shè)備包括光源，其用于發(fā)射照明光；圖像產(chǎn)生部分，其用于將照明光調(diào)整成圖像光；棒狀積分器，其沿軸向上伸長，所述軸向上的兩端具有光入射面和光發(fā)射面。
棒狀積分器以全內(nèi)反射使從光入射面進入的照明光均衡，然后從光發(fā)射面射出照明光。至少光入射面和光發(fā)射面之一相對軸向是斜面，以使通過斜面的照明光發(fā)生彎曲。棒狀積分器內(nèi)部的照明光的光軸與棒狀積分器的軸向方向重合。
可選擇地，光入射面和光發(fā)射面是斜面，使照明光的光軸發(fā)生彎曲。這樣，光入射面和光發(fā)射面相互平行。
根據(jù)本發(fā)明，可以在不增加組件數(shù)量的前提下使照明光的光軸發(fā)生彎曲，以使設(shè)備的尺寸減小并且產(chǎn)生成本降低。進一步，可以使元件布置更具靈活性，使外殼內(nèi)的空間得到有效利用。


通過參照附圖對優(yōu)選實施例的詳細說明，本發(fā)明的以前和其它特征和優(yōu)點變得更明顯，所述特征只通過照明的方式給出，但并局限于本發(fā)明。在附圖中，同樣的附圖標記代表同類的事物或不同視角的對應(yīng)的部分，并且其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的積分器的外觀的外視圖；圖2是說明積分器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是說明彎曲的照明光的光軸的示意圖；圖4是說明另一實施例的棒狀積分器的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖1，當透鏡蓋移動時，投影儀10暴露形成在外殼12的前面的一個投影透鏡14。屏幕(未示出)設(shè)置在投影透鏡14的前面，并且來自投影透鏡14的圖像投射于其上。外殼12設(shè)有縮放標度盤16和調(diào)焦標度盤18，所述調(diào)焦標度盤18用于改變放大倍數(shù)和調(diào)整投影透鏡14的焦點。
如圖2所示，外殼12容納光源22、照明光學(xué)系統(tǒng)、全反向棱鏡24，DMD26和投射光學(xué)系統(tǒng)27。外殼12也包括電源單元28，所述電源單元28為投影儀10的各個組件供電。電源單元28設(shè)置在如下所述移動光源22而得到的空間內(nèi)。
光源22是一種白光源，諸如氙氣燈或汞燈。來自光源22的照明光通過照明光軸30進入照明光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)由彩色轉(zhuǎn)盤34、棒狀積分器36和中繼鏡37和38組成。
彩色轉(zhuǎn)盤34基本是圓形基板，其上裝配有B過濾器，其僅用于傳遞藍光；G過濾器，其用于僅傳遞綠光；和R過濾器，其用僅傳遞紅光。彩色轉(zhuǎn)盤34是可旋轉(zhuǎn)的，并且每個過濾器定位于距基板的旋轉(zhuǎn)點相等的位置。當彩色轉(zhuǎn)盤34高速旋轉(zhuǎn)時，每個過濾器依次插入至照明光軸30。這些插入物以時間間隔為基礎(chǔ)將照明光分成三種顏色RGB，每個被分開的顏色光依次進入DMD26。
棒狀積分器36使來自彩色轉(zhuǎn)盤34的隔離光均衡，以使通過DMD26的接收表面的光強度分布均勻。中繼鏡37和38將被棒狀積分器36發(fā)射的光中繼至全反射棱鏡24。
全反向棱鏡24設(shè)計成將從中繼鏡37、38進入的光和被DMD26反射的反射光隔離開。全反射棱鏡24例如包括具有不同折射率的兩個三棱鏡。這些棱鏡在邊界形成反射表面24a。中繼光被全部地反射至DMD26，所述中繼光以比反射面24a的臨界角度更大的角度進入。相比之下，反射光通過反射表面24a，所述反射光以比反射表面24a的臨界角更小的角度進入。
眾所周知，DMD26的接收表面具有矩陣布置的大量的鏡子元件，所述鏡子元件與一定的像素相對應(yīng)。每個鏡子元件可擺動地安裝，以便在平行于接收表面的“開”位置和相對接收表面的傾斜的“關(guān)”位置之間移動。在對應(yīng)于設(shè)置為“開”位置的鏡子元件的像素中，接收光被反射至投射光學(xué)系統(tǒng)27作為“開”光。在對應(yīng)于設(shè)置為“關(guān)”位置的鏡子元件的像素中，接收光被反射使其與投射光學(xué)系統(tǒng)27背離作為“關(guān)”光。朝向投射光學(xué)系統(tǒng)27“開”光將形成圖像光。
為了簡化附圖，投射光學(xué)系統(tǒng)27由透鏡鏡筒39制成，所述透鏡鏡筒39具有單個投影透鏡14。但實際上，其是由以相同光學(xué)軸布置的多個透鏡組和透鏡移動機構(gòu)，所述透鏡移動機構(gòu)使這些透鏡組進行移動，用于進行縮放和調(diào)焦操作。投射光學(xué)系統(tǒng)27將DMD26產(chǎn)生的圖像光集中于屏幕。
將對本發(fā)明的棒狀積分器36的通常操作進行詳細介紹。如上所述，棒狀積分器使照明光的照明度均衡。例如，棒狀積分器36由透明玻璃棒制成，并且其在軸向上的一末端制成光入射面40，而另一端制成光發(fā)射面42。來自光入射面40的光被棒內(nèi)部重復(fù)的內(nèi)反射的進行重疊，然后從光發(fā)射面42發(fā)射。因此，來自棒狀積分器36的光束的光可以得到均衡。
棒狀積分器36制成使照明光軸30彎曲。因此，如圖3所示，棒狀積分器36的布置使其軸向相對于光源22的光發(fā)射方向以預(yù)定角度傾斜。此外，光入射面40和光發(fā)射面42相對棒狀積分器36的軸向是斜面。
為使從光入射面40進入的光在棒狀積分器36的軸向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)，預(yù)定的棒狀積分器36的布置角度和光入射面40的傾斜角度滿足以下公式n1sinθ1＝n2sinθ2其中，θ1代表來自光源22的光相對光入射面40的假想垂直面的入射角度，θ2代表入射光相對光入射面40的假想垂直面偏轉(zhuǎn)角度，n1代表空氣的折射率，和n2代表制成棒狀積分器36的玻璃的折射率。
此外，光發(fā)射面42制成與光入射面40平行，以使來自光發(fā)射面42的光與光源22發(fā)射方向出來的光平行。簡單地，由于照明光軸30被彎曲，當棒狀積分器36通過時，來自光源22的照明光平行移動。
使光源22與全反射棱鏡24對準，以使照明光軸處于一個直線上，光源22將重疊用于電源單元28的空間。因此，投射器10通過棒狀積分器36使照明光軸30發(fā)生彎曲，并且在平行方向上移動光源以確保電源單元28的空間。顯然，所述的空間可用于其它組件而不是電源單元。放置的組件將取決于投影儀或外殼的結(jié)構(gòu)。
如上所述，投影儀10使照明軸彎曲，以提供組件布置的靈活性，能使外殼內(nèi)的空間得到有效利用。照明光軸通過棒狀積分器36的光入射和發(fā)射面而彎曲，所述積分器36分別使入射光和發(fā)射光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而不需要外加組件。這樣減小了設(shè)備尺寸，同時降低生產(chǎn)成本，進一步，棒狀積分器布置成相對光源22的光發(fā)射方向傾斜，投影儀在寬度方向可以很小。
優(yōu)選的實施例借助棒狀積分器進行解釋，所述積分器使入射和發(fā)射光發(fā)生偏離，這不應(yīng)成為對本發(fā)明的限制。例如，如圖4A所示，借助棒狀積分器56僅使入射光發(fā)生偏轉(zhuǎn)是可能的，所述積分器56只有光入射面50相對其軸的方向發(fā)生傾斜?？蛇x擇地，如圖4B所示，借助棒狀積分器66僅使發(fā)射光發(fā)生偏轉(zhuǎn)也是可能的，所述積分器66只有光出口表面62相對其軸的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這樣，棒狀積分器的設(shè)計不同影響光源的布置，并且因此，處于外殼的內(nèi)部狀態(tài)。根據(jù)積分器結(jié)構(gòu)和外殼結(jié)構(gòu)改變棒狀積分器設(shè)計可有效的利用機殼中的空間。
上述實施例借助具有DMD的投影儀進行說明，本發(fā)明還可用于具有液晶元件的投影儀。
到目前所述，本發(fā)明并不只僅限于上述實施例，并且所有的內(nèi)容都是說明性的，并且不限制本發(fā)明的范圍。因此，只要權(quán)利說明范疇內(nèi)，可以進行明顯的修改。
權(quán)利要求
1.一種投影型圖像顯示設(shè)備，其包括光源，其用于發(fā)射照明光；圖像產(chǎn)生部分，其用于將所述的照明光調(diào)整成圖像光；和棒狀積分器，其在軸向上伸長，在所述的軸向上的兩末端具有光入射面和光發(fā)射面，所述棒狀積分器通過全內(nèi)反射使從所述光入射面進入的照明光均衡，并從所述光發(fā)射面發(fā)出所述照明光，所述的光入射面和所述的光發(fā)射面至少之一相對所述的軸向是斜面，以使所述通過斜面的照明光的光軸發(fā)生彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其中所述棒狀積分器內(nèi)的所述照明光的光軸與所述棒狀積分器的所述軸向重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其中所述的光入射面和所述的光發(fā)射面都是斜面，使所述照明光的所述光軸彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其中所述光入射面和光發(fā)射面相互平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的投影型圖像顯示設(shè)備，其中所述的棒狀積分器由玻璃制成。
全文摘要
一種棒狀積分器，其具有光入射面和光發(fā)射面，其軸相對光源的發(fā)射方向以預(yù)定角度傾斜。光入射面相對棒狀積分器的軸方向是斜面，并且在軸向上使入射光發(fā)生偏轉(zhuǎn)。光發(fā)射面與光入射面平行，并且使發(fā)射光在平行于光源的光發(fā)射方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在光入射面和光發(fā)射面發(fā)生的偏轉(zhuǎn)使光線的光軸發(fā)生彎曲。
文檔編號H04N9/31GK1645245SQ20051000388
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者伊藤昌紀 申請人:富士能株式會社