專利名稱：投影機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可以把圖像投射到一個外部屏幕等上的投影機。
本申請要求2002年7月26日申請的申請?zhí)枮?002-218733的日本專利申請的優(yōu)先權，該專利的全文被包括在此作為參考。
背景技術：
迄今為止，作為彩色液晶投影機的內部光學系統(tǒng)的配置，一直使用水平型的單元和垂直型的單元。圖1A所示的水平型的投影機200a和圖1B所示的垂直型的投影機200b中的每一個都使用分色鏡201把從一個未示出的光源發(fā)出的白色光色分離成紅綠藍三個基色，并使用三個液晶板按照圖像信號調制這樣分離的光，色合成這樣調制的光，使用投影透鏡202擴展地投射這樣合成的光到屏幕上，從而顯示圖像。
其中，當要被投射的圖像I的尺寸是H×V時，這也是由圖1A和圖1B所示的分色鏡201處理的圖像尺寸，水平型的投影機200a具有由要被投射的圖像I的水平尺寸確定的殼體的深度和寬度，垂直型的投影機200b具有由垂直尺寸V確定的殼體的深度和高度。因為液晶板的水平長度大于垂直長度，水平型投影機200a和垂直型投影機200b相比，具有較大的用于分離/合成從光源發(fā)出的白色光的光學系統(tǒng)，這不希望地導致了成本的增加。具體地說，在使用適用于視頻圖像投影機的長寬比為16∶9等的液晶板(寬板)的情況下，即使對角線的長度等于適用于數(shù)據(jù)投射的長寬比為4∶3的液晶板的對角線長度，長邊方向的長度也較大，從而使得上述的問題更加顯著。
同時，關于投影機單元，重要的是使其尺寸較小，并滿足各種布置，例如把投影機掛在天花板上，或者放置在地板上等等。在使用垂直型光學系統(tǒng)以便使單元的尺寸較小的情況下，沿著高度方向的尺寸變大，這使得難于把投影機掛在天花板上。與此相反，在使用水平型光學系統(tǒng)的情況下，即使增加了放置的種類，和使用垂直型光學系統(tǒng)的情況相比，當使用同樣尺寸的液晶板時，單元的尺寸變大。當使用長寬比為16∶9等的液晶板(寬板)時，這個問題尤其顯著，如上所述。
因而，因為垂直型和水平型的常規(guī)的投影機分別具有優(yōu)缺點，使用任何類型的單元都不是令人滿意的。

發(fā)明內容
因而，本發(fā)明的目的在于通過提供一種新的投影機來克服上述的此外，本發(fā)明的另一個目的在于提供一種投影機，其使得當使用長寬比為16∶9等的液晶板(寬板)時，可以使光學單元的尺寸小型化，并滿足不同的布置。
上述目的可以通過提供一種投影機來實現(xiàn)，所述投影機具有一個光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)包括光源，顏色分離鏡，用于色分離從光源發(fā)出的光成為多種色光，多個調制裝置，用于調制由所述色分離鏡色分離的各個色光，棱鏡，用于合成由所述調制裝置調制的多個色光，以及投射裝置，用于投射由所述棱鏡合成的光。由這種投影機使用的每個調制裝置基本上被構成長寬比為n∶1(n≥1.6)的矩形形狀，并且調制裝置的短邊被這樣配置，使得其基本上平行于包括要由所述棱鏡合成的各個色光的主光的平面。
在按照本發(fā)明的投影機中，用于驅動調制裝置的傳輸纜被從調制裝置的短邊抽出。
按照本發(fā)明的投影機具有冷卻風扇，用于至少對調制裝置進行冷卻，其中所述冷卻風扇被這樣布置，使得冷卻空氣的方向基本上平行于調制裝置的長邊。
由下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細說明可以更加清楚地看出本發(fā)明的這些目的和其它目的、特征和優(yōu)點。


圖1A和圖1B表示常規(guī)的投影機的透視圖，其中圖1A表示水平型的投影機，圖1B表示垂直型的投影機；圖2表示使用透射型液晶板的投影機的垂直型光學單元的一個例子的側視圖；圖3A-3C表示常規(guī)的水平型光學單元，其中圖3A表示水平型的內部光學系統(tǒng)，圖3B表示一種狀態(tài)，其中液晶板的長邊被這樣布置，使得基本上平行于包括要由棱鏡合成的各個色光的主光的平面，圖3C表示一種狀態(tài)，其中沿著投射的圖像的長邊方向出現(xiàn)陰影；圖4A-4C表示按照本發(fā)明的垂直型的光學單元，其中圖4A表示垂直型的內部光學系統(tǒng)，圖4B表示一種狀態(tài)，其中液晶板的短邊被這樣布置，使得基本上平行于包括要由棱鏡合成的各個色光的主光的平面，圖4C表示一種狀態(tài)，其中沿著投射的圖像的短邊方向出現(xiàn)陰影；圖5表示使得深度方向的長度變短的光學單元的一個例子的透視圖；圖6A是表示一種狀態(tài)的透視圖，其中光學單元和冷卻風扇被容納在一個水平型的殼體中，圖6B表示從冷卻風扇送出的冷卻空氣的路徑；圖7表示表示常規(guī)的液晶板的內部布線；圖8表示按照本發(fā)明的液晶板的內部布線；圖9表示按照本發(fā)明的光學單元的另一個例子的側視圖；以及圖10也表示按照本發(fā)明的光學單元的另一個例子的側視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖進一步說明實施本發(fā)明的最好方式。
在這個例子中，本發(fā)明應用于一個使用具有16∶9等的長寬比的液晶板(寬板)的投影機。注意，在下面的說明中，寬板是具有n∶1(n≥1.6)，例如16∶10，16∶9，2.33∶1，的液晶板，和適用于數(shù)據(jù)投射的具有4∶3的長寬比的液晶板相比，沿著水平方向被加長。
圖2表示使用一般的透射型的液晶板的光學單元的例子。在圖2所示的光學單元1中，從燈10發(fā)出的照明光被反射器(反射板)11反射，以便向前射出。射出的光被蠅眼積分器透鏡12a，12b均衡并具有由PS轉換器13校準的偏振方向。被均衡的并且偏振方向被校準的照明光被主會聚透鏡14會聚，從而指向液晶板。
然后，白色照明光被分色鏡15色分離成為沿透射方向的藍光和沿反射方向的黃光。黃光被分色鏡16進一步色分離成沿反射方向的綠光和沿透射方向的紅光。用這種方式，白色照明光被色分離成藍色(B)、綠色(G)和紅色(R)的三元色。
藍色照明光被反射鏡17a反射，由會聚透鏡19a會聚，照亮用于藍色的液晶板。用于藍色的液晶板22被設置在偏振板20a、21a之間，與偏振板保持一定距離，所述偏振板和用于藍色的液晶板22一道調制藍色照明光，從而形成顯示圖像的藍色分量。綠色照明光被會聚透鏡19b會聚，照亮用于綠色的液晶板23。用于綠色的液晶板23被設置在偏振板20b、21b之間，與偏振板保持一定距離，所述偏振板和用于綠色的液晶板23一道調制綠色照明光，從而形成顯示圖像的綠色分量。利用中繼透鏡18a，18b分別消除紅照明光和綠照明光之間以及在紅照明光和藍照明光間的光路差。紅照明光被反射鏡17b、17c反射，由會聚透鏡19c會聚，照亮用于紅色的液晶板24。用于紅色的液晶板24被設置在偏振板20c、21c之間，與偏振板保持一定距離，所述偏振板和用于紅色的液晶板24一道調制紅色照明光，從而形成顯示圖像的紅色分量。
由三個液晶板22、23和24調制的圖像的照明光由十字棱鏡25合成，從而被恢復成白色的光，并被投射透鏡26投射。
在光學單元1中的液晶板22、23和24的顏色配置不限于上述的實施例，可以通過交換分色鏡15、16的布置而改變。在上面的說明中，為簡單起見，說明了一種照明光學系統(tǒng)，在另一方面，照明光學系統(tǒng)的配置不限于圖2所示的例子。
一般地說，常規(guī)投影機的光學單元100被這樣設置，使得平行于地面，因而成為一種水平型的內部光學系統(tǒng)，如圖3A所示。在這種情況下，包括要由十字棱鏡125合成的各個基色的主光R、G和B的平面P1以及液晶板123的長邊L1被這樣設置，使得基本上相互平行，如圖3B所示。關于液晶板122、124，這些液晶板的長邊以及包括要由十字棱鏡125合成的各個基色的主光R、G和B的平面P1被這樣設置，使得基本上相互平行，這種狀態(tài)沒有示出。注意十字棱鏡125的截面尺寸和投射光學系統(tǒng)的尺寸按照液晶板122、123和124的長邊的長度確定。
在另一方面，按照本發(fā)明的光學單元1被這樣配置，使得其垂至于地面，因而成為垂直型的內部光學系統(tǒng)，如同4A所示。在這種情況下，包括要由十字棱鏡25合成的各個基色的主光R、G和B的平面P2和液晶板23的短邊L2被這樣配置，使得基本上相互平行，如圖4B所示。關于液晶板22、24，這些液晶板的短邊以及包括要由十字棱鏡25合成的各個基色的主光R、G和B的平面被這樣設置，使得基本上相互平行，這種狀態(tài)沒有示出。注意十字棱鏡25的截面尺寸和投射光學系統(tǒng)的尺寸按照液晶板22、23和24的短邊的長度確定。
比較圖3和圖4，顯然，圖4所示的根據(jù)液晶板22、23和24的短邊的配置能夠使得光學系統(tǒng)的尺寸較小。當使用在長邊L1的長度和短邊L2的長度之間的差值大的寬板時，這個優(yōu)點增加。
例如，當和0.7型的液晶板相比時，長寬比為4∶3的液晶板具有14.3mm的長邊和10.8mm的短邊。在另一方面，長寬比為16∶9的液晶板具有15.4mm的長邊和8.6mm的短邊。在這種情況下，當內部光學系統(tǒng)是水平型的時，如圖3所示，因為光學系統(tǒng)的尺寸按照液晶板122、123和124的長邊的長度確定，使用長邊為15.4mm的長寬比為16∶9的0.7型的寬液晶板的光學系統(tǒng)的尺寸比使用長邊為14.3mm的長寬比為4∶3的0.7型的液晶板的光學系統(tǒng)的尺寸大一些。
與此相比，當內部光學系統(tǒng)是垂直型的時，如圖4所示，因為光學系統(tǒng)的尺寸按照液晶板22、23和24的短邊的長度確定，使用短邊為8.6mm的長寬比為16∶9的0.7型的寬液晶板的光學系統(tǒng)的尺寸比使用短邊為10.8mm的長寬比為4∶3的0.7型的液晶板的光學系統(tǒng)的尺寸較小。具體地說，當和圖3所示的水平型光學系統(tǒng)相比時，垂直型光學系統(tǒng)可以減少或減少到大約一半的長度，面積減少到大約1/4，體積減少到大約1/8。
即，在具有16∶9的長寬比的液晶板的情況下，當使用水平型光學系統(tǒng)時，可以減少光學系統(tǒng)的尺寸，這可以增加優(yōu)點。當光學系統(tǒng)被小型化時，包括在光學系統(tǒng)中的所有的光學部件也可以被小型化，因而可以在總體上大大減少成本。具體地說，關于投射透鏡，可以減少圖像圈的尺寸和后焦點的長度，從而使透鏡被顯著地小型化，使得增加優(yōu)點。
如上所述，按照本發(fā)明，包括要由十字棱鏡25合成的各個基色的主光R、G和B的平面以及液晶板22、23和24的短邊被這樣設置，使得它們基本上相互平行，從而和常規(guī)的情況相比，光學單元1的尺寸可被大為小型化。同時，為了使光學單元1的深度的長度較短，可以使用反射鏡27，用于使從燈10發(fā)出的照明光的方向改變90度，如圖5的透視圖所示。借助于用這種方式對光學單元1小型化，可以把垂直型的光學系統(tǒng)容納在水平型的殼體內，這便形成常規(guī)的水平型的殼體的相同形狀，使得沿著具有投射透鏡26的前表面42的水平方向的寬度大于沿著其垂直方向的高度，如圖6A所示。這樣，便可以實現(xiàn)布置的改變，例如掛在天花板上或置于地板上。因而，在高度基本上等于常規(guī)的水平型的投影機的高度的水平型殼體41中容納垂直光學系統(tǒng)，這種方式在使用具有16∶9的長寬比的液晶板時，使用其對角線等于或小于0.7英寸的0.7型液晶板是優(yōu)選的。關于其它寬板，優(yōu)選的是短邊長度等于或小于具有16∶9的長寬比的0.7型液晶板的短邊長度的寬板。
在圖3A所示的水平型光學單元100中，導線和傳輸纜130例如扁平纜等，被從液晶板122、123和124的長邊抽出，在另一方面，在按照本發(fā)明的垂直型光學單元1中，傳輸纜30被從液晶板22、23和24的短邊抽出。即，在常規(guī)的液晶板中，如圖7所示，預充電驅動電路132、垂直移動寄存器電路133a和133b、水平移動寄存器電路134以及水平/垂直電平移動器135被提供在有效面積131的周圍，所述有效面積實際上由照明光照射，來自水平移動寄存器電路134和來水平/垂直電平移動器135的導線連接到提供在液晶板的長邊上的電極136上。
與此相比，在按照本發(fā)明的液晶板上，如圖8所示，預充電驅動電路32、垂直移動寄存器電路33a和33b、水平移動寄存器電路34、水平電平移動器35以及垂直電平移動器36被提供在有效面積31的周圍，來自水平移動寄存器電路34、水直電平移動器35以及垂直電平移動器36的導線連接到提供在液晶板的短邊上的電極37。
如上所述，在本發(fā)明中，由于傳輸纜30從液晶板22、23和24的短邊抽出，傳輸纜30可被容易地引導。此外，通過把用于傳輸纜30的電極37設置在液晶板的短邊上，使得需要在有效面積的周圍的短邊電路面積較小，借以使得液晶板22、23和24的短邊長度可以較短，從而進一步減小光學單元1的尺寸。
當其高度基本上等于常規(guī)水平型投影機的高度的水平型殼體41通過利用上述的垂直型光學系統(tǒng)被實現(xiàn)時，因為內部光學系統(tǒng)是垂直型的，由常規(guī)水平型光學系統(tǒng)填充的空間可用于其它所需的機構和電路。
在水平型光學單元中，冷卻風扇140基本上以圖3A所示的方式設置，使得保持光學系統(tǒng)較低。不過，在這種情況下，需要在冷卻空氣到達液晶板122、123和124的周圍之前使其方向改變90度，以便進行冷卻。在另一方面，在按照本發(fā)明的垂直型光學單元中，如圖4A所示，在光學系統(tǒng)的旁邊設置冷卻風扇40不影響光學系統(tǒng)的高度。因此，冷卻空氣可以被引向要被冷卻的液晶板22、23和24的周圍，而不需急劇地改變其方向，因而，冷卻效率得以改善。在所述的例子中，冷卻風扇40在夾著液晶板22同時又和其保持一定距離的偏振板20a、20b之間發(fā)送冷卻空氣，使得液晶板22的兩個表面和偏振板20a、21a的至少一個表面被有效地冷卻。此外，可以在液晶板22的一側形成冷卻空氣的路徑。用同樣方式，冷卻空氣對其它的液晶板23、24和偏振板20b、21b和20c、21c進行冷卻。
此外，冷卻風扇40不僅有效地冷卻液晶板22、23和24的周圍，而且還冷卻電路板43，其具有需要被冷卻的作為發(fā)熱源的電路部分，同時沿著從冷卻風扇40發(fā)出的冷卻空氣的直線路徑被設置，如圖6B所示。
同時，在圖2所示的光學單元1中，投射到屏幕上的圖像I經常在和包括要由十字棱鏡25合成的各個基色的主光的平面平行的側部的兩端上具有陰影，這是由于進入分色鏡15、16的照明光的角度分布的不同所致。即，在圖3所示的水平型光學單元中，陰影通常發(fā)生在液晶板122、123和124的長邊方向，在另一方面，在圖4所示的垂直型光學單元中，陰影通常發(fā)生在液晶板22、23和24的短邊方向。這里，在圖3所示的光學單元100中，其根據(jù)長邊被構成，因為陰影沿長邊方向發(fā)生(左右方向)，其長度是長的，陰影是明顯可見的。在另一方面，在按照本發(fā)明的光學單元1中，因為陰影沿短邊方向(上下方向)發(fā)生，其長度是短的，因而陰影幾乎是不可見的。
雖然上面結合附圖按照本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，本發(fā)明不限于這些實施例，不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍和構思，可以作出各種改變、改型或等同技術方案。
例如，上述的實施例使用透射型液晶板。在另一方面，本發(fā)明不限于此，也可以使用反射型液晶板50、51和52，如圖9所示。在這種情況下，因為液晶板是反射型的，使用PBS棱鏡53a、53b和53c代替圖2所示的偏振板21a、21b和21c。
此外，如圖10所示，代替交叉棱鏡25，可以使用菲利普型棱鏡63。在使用反射型液晶板60、61和62的情況下，可以利用PBS棱鏡64構成光學單元，如圖10所示。
工業(yè)應用如上所述，在按照本發(fā)明的投影機中，通過布置調制裝置，使得其短邊基本上平行于包括要由十字棱鏡25合成的各個基色的主光的平面，使得發(fā)生在投射的圖像上的陰影變得幾乎是不可見的，此外，和常規(guī)的光學單元相比，光學單元的尺寸可以大為減小。因而，可以減小整個投影機的成本。同時，傳輸纜從調制裝置的短邊抽出，可以容易地引導傳輸纜。此外，通過配置冷卻風扇，使得從冷卻風扇發(fā)送的冷卻空氣的方向基本上平行于調制裝置的長邊，可以改善冷卻效率。
權利要求
1.一種具有一個光學系統(tǒng)的投影機，所述光學系統(tǒng)包括光源；色分離鏡，用于色分離從光源發(fā)出的光成為多種色光；多個調制裝置，用于調制由所述色分離鏡色分離的各個色光；棱鏡，用于合成由所述調制裝置調制的多個色光；以及投射裝置，用于投射由所述棱鏡合成的光，其中每個調制裝置基本上被構成長寬比為n∶1(n≥1.6)的矩形形狀，并且調制裝置的短邊被這樣配置，使得其基本上平行于包括要由所述棱鏡合成的各個色光的主光的平面。
2.如權利要求1所述的投影機，其中用于驅動調制裝置的傳輸纜被從調制裝置的短邊抽出。
3.如權利要求1所述的投影機，其具有冷卻風扇，用于至少對調制裝置進行冷卻，其中所述冷卻風扇被這樣布置，使得冷卻空氣的方向基本上平行于調制裝置的長邊。
4.如權利要求3所述的投影機，其中每個調制裝置具有一個液晶板和幾個偏振板，所述偏振板被這樣設置，使得夾著液晶板同時又和其保持一定距離，并且冷卻風扇在液晶板及其偏振板之間發(fā)送冷卻空氣，以便冷卻調制裝置。
5.如權利要求3所述的投影機，其中所述電路板被沿著從冷卻風扇發(fā)送的冷卻空氣的直線路徑被設置，調制裝置也沿著所述方向被設置，由此冷卻風扇冷卻所述電路板和調制裝置。
6.如權利要求3所述的投影機，其中所述光學系統(tǒng)被容納在一個水平型殼體內，所述殼體被這樣構成，使得沿著具有投射裝置的前表面的水平方向的寬度大于沿著其垂直方向的高度。
7.如權利要求1所述的投影機，其中每個所述調制裝置的有效面積的對角線等于或小于0.7英寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種投影機，用于把圖像投射到一個外部屏幕上。在投影機的光學單元(1)中，液晶板(22、23和24)被這樣設置，使得其短邊基本上平行于使得其基本上平行于包括要由棱鏡(25)合成的各個色光的主光的平面。傳輸纜(30)被從各個液晶板(22、23和24)的短邊抽出。冷卻風扇(40)被這樣設置，使得冷卻空氣的方向基本上平行于液晶板(22、23和24)的長邊。
文檔編號H04N9/31GK1564965SQ0380114
公開日2005年1月12日 申請日期2003年7月23日 優(yōu)先權日2002年7月26日
發(fā)明者石野裕久 申請人:索尼株式會社