專利名稱：投影機(jī)用照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在投影機(jī)中用于對擴(kuò)展的圖象生成區(qū)域進(jìn)行照明的具有光源裝置及配置在該光源裝置后面的反射器的照明設(shè)備。
尤其是，本發(fā)明涉及圖象生成區(qū)域由液晶區(qū)域(液晶顯示器或液晶板)構(gòu)成且該液晶由視頻信號驅(qū)動(dòng)的視頻投影機(jī)。但是，圖象生成區(qū)域也可以是透明正片區(qū)域。
背景技術(shù)：
在大功率投影機(jī)中，通常使用金屬鹵化物蒸氣放電燈。這種金屬鹵化物蒸氣放電燈的使用壽命大約為250～1000小時(shí)，因壽命過短而不符合要求。這類燈的價(jià)格昂貴，致使裝有這種燈的投影機(jī)實(shí)際上只能供工業(yè)使用。
含氙的燈是熟知的用作車輛前燈的燈。這種燈以大批生產(chǎn)方式制造，因此其價(jià)格相當(dāng)?shù)土?。而且，這種燈具有長達(dá)3000小時(shí)以上的使用壽命。這種含氙燈的缺點(diǎn)在于其照度有限。這類燈的光通量在50W的電功率下最大為5000lm(流明)。
但是，當(dāng)用視頻投影機(jī)將液晶區(qū)域投影在屏幕上時(shí)，如果在屏幕上的對應(yīng)照度應(yīng)達(dá)到例如200～300ANSI流明，則要求燈的光通量至少為15000lm。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種使投射在屏幕上的圖象具有足夠亮度的價(jià)格低廉的投影機(jī)用照明設(shè)備。
為達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明，光源裝置由多個(gè)燈構(gòu)成，并最好是含氙的氣體放電燈。
但是，該燈也可以具有其他型式，例如具有小光通量的鹵素?zé)簟?br> 因此，所使用的燈價(jià)格低廉但亮度低。所要求的總亮度則通過提供若干個(gè)這種燈一起實(shí)現(xiàn)。
最好是能使反射器由多個(gè)鄰接的反射部組成，并使這些反射部的每一個(gè)在光學(xué)上與多個(gè)燈中的一個(gè)對準(zhǔn)，以便獲得基本上均勻的照射面。例如，該反射器可以具有矩形的基本形狀并由4個(gè)矩形反射部組成，在每個(gè)反射部的前面配置多個(gè)燈中的一個(gè)。
采用這樣一種反射器，就可以將4個(gè)(或4個(gè)以上)上述的燈配置成大體上使各個(gè)燈照射圖象生成區(qū)域的四分之一。由于燈光的有限延伸所引起一定程度的不清晰性，因而其切換是看不出來的。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，燈由反射器的后側(cè)支承，并從反射器上的孔穿過。用于含氙燈的孔，可以是圓形孔。該圓形孔可以備有用于電源引線的側(cè)向切口。燈可相對于反射器在一個(gè)或多個(gè)方向上調(diào)整。
反射部最好是拋物面。但也可以是其他的非球形面。由于含氙的聚光燈具有不均勻的徑向輻射特性，所以，最好是使這種燈偏離反射部的中心。因此拋物面的軸線最好也偏離反射部的中心，以便能使偏置的燈穿過。含氙燈的偏置方向及拋物面軸線的偏置方向，取決于燈的方位。偏置的方向應(yīng)使燈的徑向輻射為最小。因此，可以使燈不但向外而且向整個(gè)反射器的中心偏移。由此，可以實(shí)現(xiàn)對圖象生成區(qū)域的均勻照明。
本發(fā)明的另一個(gè)有利的實(shí)施例的特征在于，反射器由具有紅外透過金屬鍍層的玻璃構(gòu)成。這將使紅外輻射(熱輻射)透過反射鏡而不會反射到圖象生成區(qū)域。因此將顯著地減小圖象生成區(qū)域的熱負(fù)荷。
通過將反射器或各反射部的反射面分別加工成使反射率局部地不同，可以使對圖象生成區(qū)域的均勻照明得到進(jìn)一步改善。由此，可以補(bǔ)償燈的輻射特性變化。例如，通過對反射器或各反射部的反射面進(jìn)行全部或局部的小刻面加工，可以得到局部不同的反射率。然后，例如可以對個(gè)別的小刻面進(jìn)行消光處理。已經(jīng)證明為有利的方式是，對反射器的靠近燈的區(qū)域進(jìn)行小刻面加工而使反射器的其他區(qū)域保持光滑并對這些光滑面進(jìn)行消光處理。
改善對圖象生成區(qū)域的均勻照明的另一種方法是，提供配置在燈的附近并能影響燈的輻射的產(chǎn)生磁場的裝置，該產(chǎn)生磁場的裝置，對燈的離子和電子電流產(chǎn)生影響。由此，可以在使用中改變燈的輻射特性。尤其是，可以補(bǔ)償重力的影響。
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。
附圖的簡要說明

圖1是示意地表示具有燈單元且該燈單元具有4個(gè)反射部的照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的正面圖。
圖2是示意地表示具有圖1所示照明設(shè)備的投影機(jī)的側(cè)視斷面圖。
圖3是示意地表示圖2投影機(jī)的斜透視正面圖。
圖4是示意地表示含氙聚光燈的側(cè)視圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳實(shí)施例在圖1中，數(shù)字10表示照明設(shè)備的燈單元。燈單元10，具有矩形反射器11。該反射器11，可以用反射金屬構(gòu)成，但最好是由具有使紅外輻射透過的金屬鍍層的玻璃制作。反射器11被分成4個(gè)鄰接的矩形反射部12、14、16和18。在圖1中，反射部12、14、16和18形成向后凸起的拋物面，通過拋物面頂點(diǎn)延伸的軸線20、22、24和26，分別偏離各反射部12、14、16和18的中心，并向整個(gè)反射器11的中心偏移。作為一例，這種結(jié)構(gòu)由反射部18中的對應(yīng)的等高級(例如30)示出，作為與反射部18的軸線26之間的距離r的函數(shù)的高度z，為z＝r2/4f(f＝焦距)。
在各拋物面反射部12、14、16和18的頂點(diǎn)，開有分別用于含氙聚光燈的孔32、34、36和38。這些孔32、34、36和38，為圓形孔并具有分別用于含氙聚光燈的電源引線的側(cè)向切口40、42、44和46。在所示出的實(shí)施例中，反射器11具有以下尺寸(圖1)-反射器11的外形尺寸為，ax＝176mm和ay＝132mm。
-各反射部12、14、16和20的外形尺寸為，bx＝88mm和by＝66mm。
-拋物面的頂點(diǎn)設(shè)置在與反射部12、14、16和20的內(nèi)邊的距離為，cx＝35mm和cy＝26.2mm處。
-拋物面的焦距為f＝20mm。
-孔32、34、36和38的直徑為12mm。
-側(cè)向切口40、42、44和46為6×4mm。
圖2和圖3示出采用了圖1所示燈單元10的投影機(jī)。在圖2和圖3中，對應(yīng)的元件用與圖1相同的參照數(shù)字表示。
在各個(gè)孔32、34、36和38的每一個(gè)內(nèi)(圖1)分別設(shè)置一個(gè)含氙聚光燈48、50、52和54。燈48、50、52和54，分別位于各反射部12、14、16和18的焦點(diǎn)上，并由反射器11的后側(cè)支承，可利用調(diào)整螺釘分別相對于反射部12、14、16和18進(jìn)行調(diào)整，在圖2中僅示出兩個(gè)調(diào)整螺釘56和58。
在從燈單元10起的光路上設(shè)有紅外濾光片60(圖2)、由液晶區(qū)域62構(gòu)成的圖象生成區(qū)域、菲涅耳透鏡64和物鏡66。
圖象在液晶區(qū)域62上按熟知的方式生成，因此這里不再作進(jìn)一步的說明，該圖象通過菲涅耳透鏡64和物鏡66映射在屏幕(圖中未示出)上。
在所示出的實(shí)施例中，由燈單元10均勻地照射尺寸為130×98mm的液晶區(qū)域62。燈單元10，稍大于液晶區(qū)域62的表面并與液晶區(qū)域62相距大約20cm。
反射部12、14、16和18的反射面，備有小刻面(圖中未示出)。僅在靠近燈48、50、52和54的區(qū)域中的表面進(jìn)行小刻面加工，以便使各表面的大約2/3是光滑的。根據(jù)燈48、50、52和54的輻射特性對某些小刻面進(jìn)行消光處理。需進(jìn)行消光的表面，可通過計(jì)算和(或)用實(shí)驗(yàn)方法決定。
由于反射部12、14、16和18的特殊設(shè)計(jì)及燈48、50、52和54在各反射部12、14、16和18上的偏心配置，所以能夠?qū)崿F(xiàn)對液晶區(qū)域62的均勻照明。而且，燈48、50、52和54的可調(diào)整性，使得有可能進(jìn)行細(xì)調(diào)。
在另一實(shí)施例(未示出)中，各含氙燈在燈的附近備有由反射器的后側(cè)支承的鐵芯和線圈。鐵芯具有空氣隙，燈的放電空間便位于其中。該空氣隙起始于反射器的后側(cè)并終止于該處。通過施加磁場可以對照明進(jìn)行更為精細(xì)的調(diào)整。
圖4中示出一種工業(yè)用含氙前燈，該前燈可以在本發(fā)明中使用。該燈包括燈座68、具有上下電極的玻璃體70、下電源引線72及上電源引線74。上電源引線沿著玻璃體70按軸向從燈座延伸到玻璃體70的遠(yuǎn)離燈座68的一端。
由上電源引線造成的遮擋及填充在放電空間中的鹽，將引起如圖所示的燈的不均勻徑向輻射特性。在圖1-3所示的實(shí)施例中，可以選擇燈48、50、52和54的方位，從而使上電源引線74指向整個(gè)反射器11的中心。在上述方向上及朝向地面的方向上，在輻射特性存在著干擾。通過使燈48、50、52和54向整個(gè)反射器的中心偏移并通過施加磁場，可以補(bǔ)償這種干擾。應(yīng)該注意到，本發(fā)明不限定于燈48、50、52和54的這種方位。如果燈48、50、52和54的輻射特性的干擾指向另一個(gè)方向，則應(yīng)將燈48、50、52和54向該方向偏移。
權(quán)利要求
1.一種照明設(shè)備，在投影機(jī)中用于對擴(kuò)展圖象生成區(qū)域進(jìn)行照明，并具有光源裝置及配置在該光源裝置后面的反射器，該照明設(shè)備的特征在于該光源裝置由多個(gè)燈(48、50、52、54)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，燈(48、50、52、54)，為氣體放電燈、特別是含氙的氣體放電燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明設(shè)備，其特征在于，燈(48、50、52、54)，為氣體放電聚光燈(圖4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的照明設(shè)備，其特征在于，各氣體放電燈(48、50、52、54)包括(a)燈座(68)；(b)具有面向燈座(68)的第1端及遠(yuǎn)離燈座(68)的第2端的縱向玻璃體(70)；(c)配置在玻璃體(70)內(nèi)靠近第1端的第1電極；(d)配置在玻璃體(70)內(nèi)靠近第2端的第2電極；(e)與第1電極連接的第1電源引線(72)；及(f)與第2電極連接并沿著玻璃體(70)在燈座(68)與玻璃體(70)的第2端之間延伸的第2電源引線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任何一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其特征在于，反射器(11)由多個(gè)鄰接的反射部(12、14、16、18)組成，并使這些反射部(12、14、16、18)的每一個(gè)在光學(xué)上與燈(48、50、52、54)中的一個(gè)對準(zhǔn)，以便獲得基本上均勻的照射面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明設(shè)備，其特征在于，該反射器(11)具有矩形的基本形狀并由4個(gè)矩形反射部(12、14、16、18)組成，在每個(gè)反射部(12、14、16、18)的前面配置燈(48、50、52、54)中的一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的照明設(shè)備，其特征在于，燈(48、50、52、54)由反射器(11)的后側(cè)支承，并從反射器(11)上的孔(32、34、36、38)穿過。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明設(shè)備，其特征在于，用于燈(48、50、52、54)的孔(32、34、36、38)，是圓形孔并備有用于電源引線(74)的側(cè)向切口(40、42、44、46)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的照明設(shè)備，其特征在于，燈(48、50、52、54)可相對于反射器(11)調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求5～9中的任何一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其特征在于反射部(12、14、16、18)為拋物面，并使燈(48、50、52、54)位于其焦點(diǎn)處。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10中的任何一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其特征在于整個(gè)反射器(11)的形狀和尺寸，基本上與圖象生成區(qū)域(62)的形狀和尺寸相對應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中的任何一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其特征在于，燈(48、50、52、54)，偏離反射部(12、14、16、18)的中心。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明設(shè)備，其特征在于拋物面的軸線(20、22、24、26)也偏離反射部(12、14、16、18)的中心，以便能使偏置的燈(48、50、52、54)穿過。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13中的任何一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其特征在于圖象生成區(qū)域(62)，由液晶區(qū)域構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14中的任何一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其特征在于反射器(11)，由具有紅外透過金屬鍍層的玻璃構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15中的任何一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其特征在于反射器(11)或各反射部的反射面的反射率局部地不同。
17.根據(jù)權(quán)利要求1～16所述的照明設(shè)備，其特征在于對反射器(11)或各反射部的反射面進(jìn)行小刻面加工。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的照明設(shè)備，其特征在于對反射器(11)或各反射部的反射面在預(yù)定的區(qū)域進(jìn)行小刻面加工并使其他區(qū)域?yàn)楣饣妗?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求1～18中所述的照明設(shè)備，其特征在于備有產(chǎn)生磁場的裝置，并使其磁場穿透燈的放電空間并影響燈(48、50、52、54)的輻射，從而使燈(48、50、52、54)的離子和電子的氣體混合物不受重力的影響。
全文摘要
在投影機(jī)中用于對擴(kuò)展圖象生成區(qū)域(62)進(jìn)行照明的照明設(shè)備,具有光源裝置及配置在該光源裝置后面的反射器(10)。該光源裝置由多個(gè)燈(48、50、52、54)、特別是含氙的氣體放電燈構(gòu)成。反射器(10)由多個(gè)鄰接的反射部(12、14、16、18)組成,并使這些反射部(12、14、16、18)的每一個(gè)在光學(xué)上與燈(48、50、52、54)中的一個(gè)對準(zhǔn),以便獲得基本上均勻的照射面。
文檔編號F21W131/40GK1251663SQ97182107
公開日2000年4月26日 申請日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月19日
發(fā)明者弗蘭克·戈德勒 申請人:弗蘭克·戈德勒