專利名稱:照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種例如在屏幕上投射大屏幕視頻的照明設(shè)備。
背景技術(shù):
近年來,對使用多光源的投影型顯示設(shè)備(投影儀)更為關(guān)注,因?yàn)橥队靶鸵曨l設(shè)備具有大屏幕顯示的能力(如參照日本專利公開NO.2000-171901)。
這里把日本專利公開No.2001-171901的整個(gè)揭個(gè)內(nèi)容通過引用而包括在這里。
這些投影型顯示設(shè)備用于(1)利用光源輻射的光來照明能進(jìn)行光調(diào)制的光調(diào)制元件(發(fā)射或反射型液晶或DMD(數(shù)字微反光鏡器件),能利用陣列中的微反光鏡改變反射方向),(2)在光調(diào)制元件上按外加的視頻信號形成光學(xué)圖像,和(3)用投影鏡放大和將光學(xué)圖像投射在屏幕上,該圖像是光調(diào)制元件所調(diào)制的照射光。
(A)大屏幕上被放大投影顯示的一個(gè)主要光學(xué)特性是顯示屏內(nèi)的亮度均一性。
對于顯示區(qū)內(nèi)的亮度均一性,用燈產(chǎn)生的光輻射光調(diào)制元件很重要,因?yàn)楣馔吭谠搮^(qū)域的中央與周邊部分具有相對均勻的亮度,即重要的是通量的亮度要均勻。
圖10和11示出的常規(guī)照明設(shè)備使用多個(gè)光源,以及運(yùn)用作為光調(diào)制元件的透射型液晶面板和投影鏡構(gòu)成投影型顯示設(shè)備。
圖10示出一種應(yīng)用透鏡陣列122與123的光學(xué)系統(tǒng),其中多塊透鏡二維排列成稱為積分器的光學(xué)元件,能均勻發(fā)光。而圖11示出的光學(xué)系統(tǒng),把方形桿狀玻璃棒125用作積分器。
由這些照明設(shè)備的燈泡151和161發(fā)射的光(見圖10與11)(1)被橢球面鏡(凹鏡)152和162收集,(2)通過橢球面鏡152和162的孔發(fā)射,和(3)被合成鏡部件130的三角桿狀棱鏡131發(fā)射,合成鏡部件130以預(yù)定方向反射大量光通量,棱鏡131具有反射涂覆面。
棱鏡131反射的通量具有不均勻亮度,在中心附近與光通量外圍部分之間有很大的光度差。
因此,為使被光照區(qū)上的光度均勻,把棱鏡131反射的光通量分裂成部分通量,再把部分通量疊加在被光照區(qū)上以改善照明光的均勻性。
若使用多塊透鏡二維排列的透鏡陣列122和123(見圖10),中繼透鏡121使入射照明單元部件120的光通量幾乎與照明單元部件120的光軸平行,于是多塊第一透鏡二維排列的透鏡陣列122把通量分裂成部分通量。接著,由于透鏡陣列123的諸透鏡對應(yīng)于透鏡陣列122中的各塊透鏡,部分通量形成類似于透鏡陣列122中各透鏡孔的圖像,再被疊加在準(zhǔn)備光照的受光部件110的區(qū)域上。
在進(jìn)入透鏡陣列122時(shí)具有不均勻亮度的光通量被分裂成具有不同光度分布的部分通量,再疊加部分通量,這樣實(shí)現(xiàn)的照明改善了被光照區(qū)內(nèi)的均一性。
若使用方形桿狀玻璃棒125(圖11),入射在照明單元部件120上的光通量就進(jìn)入玻璃棒125的小面。進(jìn)入玻璃棒125內(nèi)部的光從玻璃棒125小面發(fā)射,該小面與其進(jìn)入小面相對,同時(shí)透射通過玻璃棒125或被全部反射。此時(shí),從出射小面發(fā)射的光在玻璃棒125里面全反射,次數(shù)對應(yīng)于光入射玻璃棒125的角度。相應(yīng)地,部分通量從一個(gè)孔即玻璃棒125的出射小面以不同角度發(fā)射,并被中繼透鏡124疊加在受光部件110被光照的區(qū)域上。
進(jìn)入玻璃棒125時(shí)具有不均勻亮度的光通量被分裂成光度分布不同的部分通量,然后被疊加,這樣實(shí)現(xiàn)的照明改善了被光照區(qū)內(nèi)的均勻性。
這樣,應(yīng)用該照明設(shè)備(圖10和11)的投影型顯示設(shè)備通過放大液晶面板(未示出)形成的圖像,能在屏(未示出)上通過投影鏡(未示出)顯示亮度高度均勻的圖像,其中液晶面板排列在光照表面上作為光調(diào)制元件。
(B)圖12示出的照明設(shè)備系統(tǒng),配置方法與上述照明設(shè)備相似,應(yīng)用九臺(tái)照明設(shè)備300從透射型多屏500后面投射光,使多屏500能在一個(gè)屏上形成一幅整體圖像。
通過運(yùn)用該照明設(shè)備系統(tǒng)(圖12)用多臺(tái)照明設(shè)備300顯示一幅整體圖像,能顯示分辨率更高的圖像,或者同時(shí)顯示多段信息。
(A)發(fā)明人發(fā)現(xiàn),運(yùn)用上述使用多光源的光學(xué)系統(tǒng),不能同時(shí)使用所有的多個(gè)光源,有些光源要根據(jù)用戶的人工操作來使用。
更具體地說,照明設(shè)備中常用的高壓汞燈光源,使用壽命約2,000~5,000小時(shí),這比壽命為5~10年的設(shè)備相對更短。因此,若對顯示屏的亮度不提出特定的要求或者使燈泡必須被調(diào)換前的時(shí)間余量為最大,就常常使用多個(gè)光源中的某些。
而且,若使用多個(gè)光源而遇到麻煩,如任一燈泡突然斷絲或不能發(fā)光,就要使用多個(gè)光源中的其它。
然而,在使用多光源的光學(xué)系統(tǒng)中,設(shè)備被設(shè)計(jì)成在應(yīng)用所有光源時(shí)提供均勻的照明。簡言之,對于使用多光源的光學(xué)系統(tǒng),若不使用所有的多個(gè)光源,則顯示屏的亮度均勻性會(huì)劣化。
(B)發(fā)明人還發(fā)現(xiàn),運(yùn)用使用多臺(tái)照明設(shè)備顯示一幅整體圖像的照明設(shè)備系統(tǒng),亮度會(huì)在一幅整體圖像內(nèi)以波狀形式變化,如圖13所示。
更具體地說,3×3多屏500在對應(yīng)于各照明設(shè)備的小屏中心部分具有最亮部分,而在小屏外圍部分具有最暗部分。因而在一幅整體視頻圖像中,(1)垂直軸方向的亮度分布成形為山狀,有三個(gè)山峰,如圖形601所示,而且(2)水平軸方向的亮度分布也成形為山狀,有三個(gè)峰,如圖形602所示。
然而,這種在一幅整體圖像內(nèi)呈波狀的亮度變化,對許多用戶造成感覺上不適的印象。簡單地說,用多臺(tái)照明設(shè)備顯示一幅整體圖像的照明設(shè)備系統(tǒng),顯示器等級會(huì)劣化。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上常見問題,本發(fā)明旨在提供一種能改進(jìn)投影顯示質(zhì)量的照明設(shè)備。
本發(fā)明的第一發(fā)明是一照明設(shè)備,包括多個(gè)發(fā)光光源;光反射與合成裝置,用于對所有或部分所述多個(gè)光源產(chǎn)生的光作反射與合成;和光反射與合成裝置保持工具,用于保持所述光反射與合成裝置,使其位置能變動(dòng)而調(diào)節(jié)所述反射光的反射光路。
本發(fā)明的第二發(fā)明是按照第一發(fā)明的照明設(shè)備,還包括光疊加裝置和光強(qiáng)分布測量裝置,前者把所述反射光相互疊加,后者測量所述疊加光的光強(qiáng)分布,其中按所述測量結(jié)果執(zhí)行所述調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的第三發(fā)明是按照第一發(fā)明的照明設(shè)備,還包括光轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,可轉(zhuǎn)動(dòng)所述反射光。
本發(fā)明的第四發(fā)明是按照第一發(fā)明的照明設(shè)備,其中所述光反射與合成裝置用棱鏡或反光鏡構(gòu)成。
本發(fā)明的第五發(fā)明是按照第二發(fā)明的照明設(shè)備,其中所述疊加裝置用透鏡陣列或玻璃棒構(gòu)成。
本發(fā)明的第六發(fā)明是包括多個(gè)按照第一發(fā)明的照明設(shè)備的一種照明設(shè)備,其中各照明設(shè)備的所述光反射與合成裝置的位置經(jīng)變化,滿足一預(yù)定的關(guān)系。
本發(fā)明的第七發(fā)明是一種照明方法,包括光反射與合成裝置保持步驟,用于保持所有或部分多個(gè)光源所產(chǎn)生的反射與合成光的光反射與合成裝置,從而能改變所述光反射與合成裝置的位置,以調(diào)節(jié)所述反射光的反射光路;和反射光路調(diào)節(jié)步驟,可調(diào)節(jié)所述反射光的反射光路。
本發(fā)明的第八發(fā)明是按照第七發(fā)明的照明方法,還包括使所述反射光相互疊加的光疊加步驟和測量所述疊加光的光強(qiáng)分布的光強(qiáng)分布測量步驟,其中按所述測量結(jié)果作所述調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的第九發(fā)明是一個(gè)程序,允許計(jì)算機(jī)對按照第七發(fā)明的照明方法執(zhí)行反射光路調(diào)節(jié)步驟。
本發(fā)明的第十發(fā)明是一種裝載按照第九發(fā)明的程序的記錄媒體,其中記錄媒體可由計(jì)算機(jī)處理。
附圖簡介圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的照明設(shè)備配置的示意圖;圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140所調(diào)節(jié)的方向的示意平面視圖;圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)配置示意圖;圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備配置示意圖;圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備配置示意圖;圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備配置示意圖;圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備配置示意圖;圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備配置示意圖;圖9是本發(fā)明實(shí)施例2的投影型顯示設(shè)備和該投影型顯示設(shè)備提供的設(shè)影顯示;圖10是常規(guī)照明設(shè)備配置示意圖;圖11是常規(guī)照明設(shè)備配置示意圖;圖12示出常規(guī)照明設(shè)備系統(tǒng);和圖13是常規(guī)照明設(shè)備系統(tǒng)提供的投影顯示。
標(biāo)號說明110光接受部件120照明單元部件121中繼透鏡122透鏡陣列123透鏡陣列124中繼透鏡130合成鏡部件131棱鏡140合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)150燈單元部件151燈泡152橢球面鏡160燈單元部件161燈泡162橢球面鏡實(shí)施本發(fā)明的較佳模式下面將參照附圖描述本發(fā)明諸實(shí)施例。
實(shí)施例1首先參照圖1描述本實(shí)施例的照明設(shè)備配置。圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的照明設(shè)備配置示意圖。
本例的照明設(shè)備包括燈單元部件150與160、合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140、合成鏡部件130、照明單元部件120和受光部件110。
本例的照明設(shè)備以包含合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140為特征。
現(xiàn)在詳述本例的照明設(shè)備配置。
燈單元部件150是具有超高壓汞燈151的裝置,汞燈151具有玻璃管和橢球面鏡152,玻璃管內(nèi)密封了惰性氣體之類的氣體以形成電弧放電照明。燈泡151的發(fā)光部件安排在橢球面鏡152的第一焦點(diǎn)上。
燈單元部件160的配置類似于燈單元部件150,具有燈泡161和橢球面鏡162。燈泡161的發(fā)光部件位于橢球面鏡162的第一焦點(diǎn)上。
燈單元部件150和160都是在所有時(shí)間正常發(fā)光的光源,而且排列成(1)燈單元部件150的光軸與燈單元部件160的光軸一致,(2)燈單元部件150的光軸(即燈單元部件160的光軸)一般與照明單元部件120的光軸正交,和(3)橢球面鏡152和162的第二焦點(diǎn)與棱鏡131的反射表面基本上相符。圖中以交替的長短虛線示出光軸,焦點(diǎn)未示出。
合成鏡部件130是具有三角形狀棱鏡131的裝置,棱鏡131的兩面起著反光鏡表面的作用,把燈單元部件150和160發(fā)射的光通量向照明單元部件120發(fā)射,這兩面都涂有反射膜,如金屬反射膜或介電多層膜。
棱鏡131的兩面靠近橢球面鏡152的第二焦點(diǎn)(即靠近橢球面鏡162的第二焦點(diǎn))。
合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140用來移動(dòng)和調(diào)節(jié)合成鏡部件130的位置,使棱鏡131底面保持平行于包含燈單元部件150光軸和照明單元部件120光軸的平面,這兩條光軸相互正交。
合成鏡部件130的運(yùn)動(dòng)綜合了平行運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),平行運(yùn)動(dòng)平行于包含燈單元部件150光軸和照明單元部件120光軸的平面,轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)則相對于該平面的法線。
將進(jìn)一步描述合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140的作用,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140是本例照明設(shè)備的特征元件。
照明單元部件120具有中繼透鏡121與124和透鏡陣列122與123,前者能根據(jù)照明區(qū)對光通量成形和均勻化,后者作為積分器使照明高度均勻。
透鏡陣列122有多塊二維排列的第一透鏡。透鏡陣列123有多塊二維排列的第二透鏡,對應(yīng)于透鏡陣列122的各塊第一透鏡。
燈單元部件150與160相當(dāng)于本發(fā)明的光源,合成鏡部件130相當(dāng)于本發(fā)明的光反射與合成裝置合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140相當(dāng)于本發(fā)明的光反射與合成裝置保持工具,照明單元部件120相當(dāng)于本發(fā)明的光疊加裝置,而本例的照明設(shè)備相當(dāng)于本發(fā)明的照明設(shè)備。
現(xiàn)參照圖1描述本例的照明設(shè)備的操作。
在描述本例的照明設(shè)備操作的同時(shí),還描述本發(fā)明一照明方法的實(shí)施例。
合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140把合成鏡部件130的位置調(diào)到中性位置(能提供均勻照明的位置,假定使用兩個(gè)燈泡151與161,圖2用點(diǎn)線示出,后面再描述),使棱鏡131的對稱表面(垂直于底面的對稱表面)通常與燈單元部件150和160的光軸正交,且包含照明單元部件120的光軸。
燈泡151從橢球面鏡152第一焦點(diǎn)附近發(fā)射由電弧放電生成的光。橢球面鏡152聚集從其第一焦點(diǎn)附近發(fā)射的光,在棱鏡131靠近其第二焦點(diǎn)的一側(cè)形成小光斑,該側(cè)更接近燈單元部件150。棱鏡131對沿照明單元部件120光軸來自該光斑經(jīng)聚光作用在橢球面鏡152第二焦點(diǎn)附近被形成小光斑的光進(jìn)行反射。
類似地,燈泡161從橢球面鏡162第一焦點(diǎn)附近發(fā)射由電弧放電生成的光。橢球面鏡162聚集從其第一焦點(diǎn)附近發(fā)射的光,在棱鏡131靠近橢球面鏡162第二焦點(diǎn)的一側(cè)形成小光斑,該側(cè)更接近燈單元部件160。棱鏡131對沿照明單元部件120光軸來自該光斑經(jīng)聚光作用而在橢球面鏡162第二焦點(diǎn)附近被形成小光斑的光進(jìn)行反射。
中繼透鏡121把沿照明單元部件120光軸反射的光轉(zhuǎn)換成一般平行于照明單元部件120光軸的光通量,使通量不朝外擴(kuò)展。
透鏡陣列122利用多塊第一透鏡將通常平行于照明單元部件120光軸的光通量分裂成部分通量。
透鏡陣列123利用多塊第二透鏡和中繼透鏡124,把分裂的部分通量形成類似于透鏡陣列122各透鏡孔的圖像,這些圖像相互疊加在受光部件110上。
這樣,亮度不均勻的光通量被分裂成具有各種光度分布的部分通量。分裂的部分通量再經(jīng)相互疊加,在照明區(qū)內(nèi)提供均勻的照明。
現(xiàn)在詳細(xì)描述合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140的作用,它是本例照明設(shè)備的特征元件。
(A)若對顯示屏亮度不提出特別要求,燈泡必須調(diào)換前的剩余時(shí)間為最長,或者出現(xiàn)麻煩,如任一燈泡突然斷絲或不能點(diǎn)亮任一燈泡,則如前所述不能同時(shí)使用燈泡151和161。
此時(shí),合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140移動(dòng)合成鏡部件130以調(diào)節(jié)其位置。
更具體地說,如圖2所示,圖中示出本發(fā)明實(shí)施例1的合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140所調(diào)節(jié)的方向,在只用燈泡151而不用燈泡161時(shí),合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140(圖2未示出)使合成鏡部件130從前述的中性位置(1)沿箭頭A所示燈單元部件150光軸朝燈單元部件160偏移。合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140還使合成鏡部件130從前述的中性位置(2)沿箭頭B所示的照明單元部件120光軸朝照明單元部件120偏移。
因合成鏡部件130的位置被如此調(diào)節(jié),故中繼透鏡121能把來自燈泡151被棱鏡131沿照明單元部件120光軸反射的光轉(zhuǎn)換成平行于照明單元部件120光軸的光通量。
因此,即使只用燈泡151,也能提供高度均勻的照明。
(B)在實(shí)用的光學(xué)系統(tǒng)中(尤其是應(yīng)用弧光燈的光學(xué)系統(tǒng)),由于密封在玻璃管球面內(nèi)的惰性氣體的對流作用,玻璃管球面內(nèi)的發(fā)光部件朝上變形成弓形,常常妨礙了對光軸形成旋轉(zhuǎn)對稱的亮度分布。
各燈泡一般提供不同的輸出,因而不可避免地引起光學(xué)元件的排列誤差,在任一反光鏡或透鏡表面內(nèi)形成容差,即反射率或透射率變化。因此,即使按設(shè)計(jì)精確地制造設(shè)備,也難以提供完全均勻的照明(即這種照明所提供的光照區(qū),在其中心部分與外圍部分之間只有很小的光度差,而且具有與光軸旋轉(zhuǎn)對稱的光度分布)。
前述合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140對合成鏡部件130執(zhí)行的位置調(diào)節(jié),還有利于消除光照區(qū)內(nèi)光度分布的不均勻性。
(C)而且,即使燈泡151和161提供不同的燈輸出,燈泡151和161的光度分布中心也通常出現(xiàn)在含燈單元部件150光軸與照明單元部件120光軸的平面內(nèi)。因此,通過移動(dòng)合成鏡部件130,使棱鏡131的底面保持平行于含燈單元部件150光軸與照明單元部件120光軸的平面,就能合理地調(diào)節(jié)燈泡151和161的光度分布,明顯地改進(jìn)照明均勻度(尤其是燈單元部件150光軸方向的均勻度)。
已對實(shí)施例1作了詳細(xì)描述。
(1)在上述實(shí)施例中,本發(fā)明的光反射與合成裝置的位置變化,就是這種合成鏡部件130的移動(dòng),使棱鏡131的底保持平行于含燈單元部件150光軸與照明單元部件120光軸的平面。
然而,本發(fā)明并不限于這個(gè)方面。本發(fā)明的光反射與合成裝置的位置變化可以是這樣的合成鏡部件130的移動(dòng),使棱鏡131的底面相對于含燈單元部件150光軸和照明單元部件120光軸的平面傾斜。
更具體地說,合成鏡部件130的這種移動(dòng)可以是繞燈單元部件150光軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。即使燈泡151與161同包含燈單元部件150光軸與照明單元部件120光軸的平面有不同的高度,這種轉(zhuǎn)動(dòng)也能正確地調(diào)節(jié)燈泡151與161光度分布,從而改善照明均勻度(尤其是含燈單元部分150光軸與照明單元部件120光軸的平面法向的均勻度)。
當(dāng)然,本發(fā)明的光反射與合成裝置的位置變化可以是以下的組合(a)合成鏡部件130的這種移動(dòng)可保持棱鏡131的底面平行于含燈單元部件150光軸與照明單元部件120光軸的平面,和(b)合成鏡部件130的這種移動(dòng)使棱鏡131的底面相對于含燈單元部件150光軸與照明單元部件120光軸的平面傾斜,如上所述。
現(xiàn)在參照圖3描述一例合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的特定配置與操作,圖3示意示出本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的配置。
合成鏡部件130固定于第一移動(dòng)基板170,后者裝在第二移動(dòng)基板171上。
設(shè)置在第二移動(dòng)基板171上的突起172a與172b配入形成在第一移動(dòng)基板170里的槽173a與173b。
通過電機(jī)177驅(qū)動(dòng)減速器175,使第一移動(dòng)基板170沿垂直于燈單元部件150光軸的方向移動(dòng)。減速器175包括與形成在第一移動(dòng)基板170一側(cè)的帶齒部件174嚙合的綜合大小齒輪和與減速器175嚙合的蝸輪176。
更具體地說,當(dāng)電機(jī)177沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)使減速器175轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),第一移動(dòng)基板1 70就在第二移動(dòng)基板171上向左移動(dòng)。反之,當(dāng)電機(jī)177沿另一方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而使減速器175轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),第一移動(dòng)基板170則在第二移動(dòng)基板171上向右移動(dòng)。
這樣,可在第二移動(dòng)基板171上沿垂直于燈單元部件150光軸的方向移動(dòng)第一移動(dòng)基板170。
而且,第二移動(dòng)基板171置于第三移動(dòng)基板186上。
電機(jī)180驅(qū)動(dòng)減速器182,使第一移動(dòng)基板170沿?zé)魡卧考?50光軸移動(dòng)。減速器182包括與形成在第二移動(dòng)基板171端面上的帶齒部件179嚙合的綜合大小齒輪和與減速器182嚙合的蝸輪181。
更具體地說,當(dāng)電機(jī)沿一方向轉(zhuǎn)動(dòng)而使減速器182轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),第一移動(dòng)基板170與第二移動(dòng)基板171一起在固定基板178上移離燈單元部件150。反之,當(dāng)電機(jī)180沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)而使減速器182轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),第一移動(dòng)基板170與第二移動(dòng)基板171一起在固定基板178上移向燈單元部件150。
這樣,第一移動(dòng)基板170可在第二移動(dòng)基板171上沿?zé)魡卧考?50光軸移動(dòng)。
第二移動(dòng)基板171被支承為繞支承軸183轉(zhuǎn)動(dòng),而支承軸183平行于燈單元部件150的光軸。
利用電機(jī)184的轉(zhuǎn)動(dòng)而通過減速機(jī)構(gòu)185上下移動(dòng)的銷(未示出),通過形成在固定基板178下面的孔(未示出)而貼住第三移動(dòng)基板186。
這樣,第一移動(dòng)基板170能與第二和第三移動(dòng)基板171與186一起繞支承軸183轉(zhuǎn)動(dòng)。
由上述說明可知,合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能在空間上連續(xù)移動(dòng)合成鏡部件130的棱鏡131。
(2)上例中,本發(fā)明的光源具有超高壓汞燈151與161,但本發(fā)明并不限于這個(gè)方面。本發(fā)明的光源可以具有用作高發(fā)光效率燈泡的高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氙燈、鹵素?zé)舻取?br>
(3)另在上例中,本發(fā)明的光源有兩只燈泡151與161,但本發(fā)明并不限于這個(gè)方面。本發(fā)明的光源可以有兩只或多只以任意組合方式發(fā)光的燈泡。
更具體地說,如圖4所示(圖4是本發(fā)明一實(shí)施例照明設(shè)備的示意圖),本發(fā)明包括的照明設(shè)備除了燈泡151與161以外,還含有總是正常發(fā)光的燈泡151’與161’(即共有四只燈泡151、161、151’與161’)。
這種照明設(shè)備包括燈單元部件(150、160、150’與160’)、合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140’、合成鏡部件130’、照明單元部件120與受光部件110。
燈單元部件150’裝置的配置類似于燈單元部件150,并擁有燈泡151’與橢球面鏡152’。燈泡151’的發(fā)光部件位于橢球面鏡152’的第一焦點(diǎn)。
燈單元部件160’裝置的配置類似于燈單元部件160,并擁有燈泡161’與橢球面鏡162’,燈泡161’的發(fā)光部件位于橢球面鏡162’的第一焦點(diǎn)。
燈單元部件150’與160’排列成(1)使燈單元部件150’的光軸與燈單元部件160’的光軸一致,(2)使燈單元部件150’的光軸(即燈單元部件160’的光軸)一般垂直于照明單元部件120的光軸,和(3)使橢球面鏡152’和162’的第二焦點(diǎn)基本上都與棱鏡131’的反射面一致。圖中以交替的長短虛線示出光軸,焦點(diǎn)未示出。
燈單元部件150與150’的光軸一般正交。
合成鏡部件130’裝置有一塊方形金字塔狀(金字塔)棱鏡131’,其側(cè)面作為鏡面向照明單元部件120反射由燈單元部件150、160、150’與160’發(fā)射的光通量,側(cè)面涂有反射膜。
棱鏡131’的側(cè)面靠近橢球面鏡152的第二焦點(diǎn)(即靠近橢球面鏡162的第二焦點(diǎn)),而且還按排成靠近橢球面鏡152’的第二焦點(diǎn)(即靠近橢球面鏡162’的第二焦點(diǎn))。
合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140’裝置用于移動(dòng)和調(diào)節(jié)合成鏡部件130’的位置,使棱鏡131’的底面保持平行于含燈單元部件150與150’光軸的平面,這兩條光軸相互正交。
合成鏡部件130’的移動(dòng)合成了平行于含燈單元部件150和150’光軸的平面的平行移動(dòng)和相對于該平面的法線的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。
燈單元部件150、160、150’與160’相當(dāng)于本發(fā)明的光源,合成鏡部件130’相當(dāng)于本發(fā)明的光反射與合成裝置,而合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140’相當(dāng)于本發(fā)明的光反射與合成裝置保持工具。
已詳述了有四只燈泡的一例特定的照明設(shè)備,但能夠構(gòu)制包括五個(gè)或更多光源的本發(fā)明的照明設(shè)備,其方法是按光源數(shù)量來配置本發(fā)明的光反射與合成裝置和光反射與合成裝置保持工具。
(4)在本例中,本發(fā)明的光反射與合成裝置具有棱鏡131,但本發(fā)明并不限于這個(gè)方面。本發(fā)明的光反射與合成裝置可以具有(1)兩塊邊緣相互層迭的反光鏡或(2)兩塊邊緣相互不層迭的反光鏡(例如,利用合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1140繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反光鏡1131,z軸垂直于含燈單元部件150光軸與照明單元部件120光軸的平面;和利用合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1140’繞z’軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反光鏡1131’,z’軸垂直于含燈單元部件160光軸與照明單元部件120光軸的平面,如圖5所示,圖5示意示出本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備的配置)。
(5)在本例中,本發(fā)明的光源具有橢球面鏡152與162,但本發(fā)明并不限于這個(gè)方面,本發(fā)明的光源可以具有拋物面鏡。
(6)而且,在上述本例中,本發(fā)明的光疊加裝置具有透鏡陣列122與123,但本發(fā)明并不限于這個(gè)方面。本發(fā)明的光疊加裝置可以具有圖6所示的玻璃棒125等,圖6示意示出本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備的配置。
(7)再者,在本例中,本發(fā)明的光疊加裝置具有中繼透鏡121與24,但本發(fā)明并不限于這個(gè)方面。本發(fā)明的光疊加裝置可以具有一反光鏡或多塊組合的單透鏡,或可以不用此類光學(xué)元件(取決于光學(xué)系統(tǒng)的配置)。
(8)另外,本發(fā)明的照明設(shè)備還包括光強(qiáng)分布測量裝置,測量光疊加裝置所疊加的光的光強(qiáng)分布。再按測量結(jié)果改變光反射與合成裝置的位置。
更具體地說,如圖7所示,圖7示意示出本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備的配置,本發(fā)明的照明設(shè)備包括光強(qiáng)分布測量裝置102,其多個(gè)光傳感器二維排列在等效于受光部件110的位置上,用半鏡101測量光量,該光量正比于受光部件110中央和外圍部分的光量。然后按照先前描述的利用自動(dòng)調(diào)節(jié)或基于用戶的人工操作的人工調(diào)節(jié)得到的光量測量結(jié)果,合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140可用致動(dòng)器(未示出)及時(shí)改變合成鏡部件130的位置。
當(dāng)然,可以不用安排成利用半鏡101分裂光路的光強(qiáng)分布測量裝置102,用其它手段來測量受光部件110內(nèi)光的光強(qiáng)分布。
更具體地說,可以把受光部件110內(nèi)光的光強(qiáng)分布測量成靠近受光部件110的光強(qiáng)分布,或在光調(diào)制元件(后面描述)上用投影鏡(后面描述)投射圖像時(shí),測量成屏上的光強(qiáng)分布。
(9)而且,本發(fā)明的照明設(shè)備還可包括光轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,可轉(zhuǎn)動(dòng)被光反射與合成裝置反射的光。
(10)再者,本發(fā)明的照明設(shè)備還可包括一個(gè)或多個(gè)顯像設(shè)備(如透射型液晶面板、透射型燈泡、反射型燈泡,可用陣列型微鏡改變反射方向的反光鏡板,或基于光學(xué)編寫法的光調(diào)制元件)。
更具體地說,本發(fā)明的照明設(shè)備可以包括圖8所示的透射型液晶面板103。圖8示意示出本發(fā)明一實(shí)施例的照明設(shè)備的配置。
(11)另外,本發(fā)明的照明設(shè)備還包括用于色分離或色合成的光學(xué)元件(如棱鏡、濾光片或反光鏡)。
(12)還有,本發(fā)明的照明設(shè)備還可包括投影鏡,構(gòu)成投影顯示的投影型顯示設(shè)備。
更具體地說,本發(fā)明的照明設(shè)備還可包括投影鏡104,在投影表面105上作投影顯示,如圖8所示。
包括諸如上述的透射型液晶面板與投影透鏡等顯像器件的照明設(shè)備,通常稱為投影型顯示設(shè)備。
實(shí)施例2首先參照圖9來描述本實(shí)施例的投影型顯示設(shè)備。圖9示出本發(fā)明實(shí)施例2的投影型顯示設(shè)備及其提供的投影顯示。
本例的投影型顯示設(shè)備包括九臺(tái)投影型顯示設(shè)備200,配置類似于本例上述的照明設(shè)備。
但如前所述,投影型顯示設(shè)備200包括透射型液晶面板一類的圖像顯示設(shè)備和投影透鏡。
本例中,各投影型顯示設(shè)備200的合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140(見圖1)裝置能運(yùn)用轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)改變合成鏡部件130(圖1)的位置,這種轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)組合了(a)保持棱鏡131(圖1)底面平行于含燈單元部件150(圖1)光軸與照明單元部件120(圖1)光軸的平面的平行移動(dòng),和(b)使棱鏡131底面相對于該平面傾斜的移動(dòng)。
本例的投影型顯示設(shè)備相當(dāng)于本發(fā)明的照明設(shè)備。
現(xiàn)在參照圖1和9描述本例的投影型顯示設(shè)備的操作。
下面將描述的合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140(圖1)的操作,是本例投影型顯示設(shè)備操作的特征。
各投影型顯示設(shè)備200的合成鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140(圖1)利用轉(zhuǎn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)合成鏡部件130(圖1),這種轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)組合了(a)保持棱鏡131(圖1)底面平行于包含燈單元部件150(圖1)光軸與照明單元部件120(圖1)光軸的平面的平行移動(dòng),和(b)使棱鏡131底面相對于該平面傾斜的移動(dòng)。
合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140(圖1)執(zhí)行的這一位置變化,調(diào)整了每個(gè)投影型顯示設(shè)備200的合成鏡部件130(圖1)的位置,使整個(gè)3×3多屏500的中央部分最明亮,而其外圍部分最黑暗。
更具體地說,調(diào)節(jié)各投影型顯示設(shè)備200的合成鏡部件130的位置,從而在整個(gè)3×3多屏500中(1)垂直軸方向的亮度分布成形得像一座山,中間有一峰,如圖片501所示,而且(2)水平軸方向的亮度分布也成形得像山一樣,中間有一峰,如圖片502所示。
例如,將描述相對多屏500位于最右面(箭頭X右指)和最上面(箭頭Y上指)位置的投影型顯示設(shè)備200,調(diào)節(jié)合成鏡部件130的位置,使相應(yīng)的小屏在其左下部具有最亮的部分,在其右上部具有最暗的部分。對于相對多屏500位于最左下位置的投影型顯示設(shè)備200,調(diào)節(jié)合成鏡部件130的位置,使相應(yīng)的小屏在其右上部具有最亮的部分,在其左下部具有最暗的部分。
這樣就實(shí)現(xiàn)了高品級的顯示,光度梯度在整個(gè)3×3多屏500內(nèi)從中心延伸到外圍,最大值在中心部位。
本發(fā)明的一個(gè)程序能讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明上述的照明設(shè)備的照明設(shè)備系統(tǒng)的全部或部分裝置(或器件、元件等)的功能,并與該計(jì)算機(jī)配合工作。
或者,本發(fā)明的程序能讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明上述照明方法的所有或某些步驟(或處理、運(yùn)算、行動(dòng)等)的操作,并與該計(jì)算機(jī)配合工作。
本發(fā)明的記錄媒體裝載的程序,能讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明上述照明設(shè)備和照明設(shè)備系統(tǒng)的全部或部分裝置(或器件,元件等)的功能,使得能被計(jì)算機(jī)讀出和已經(jīng)讀出的該程序與正在執(zhí)行功能的計(jì)算機(jī)相配合工作。
或者,本發(fā)明的記錄媒體裝載一程序,讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明上述照明方法的所有或某些步驟(或處理、運(yùn)算、行動(dòng)等)的操作,使得能被計(jì)算機(jī)讀出與已經(jīng)讀出的該程序同正在執(zhí)行該功能的計(jì)算機(jī)相配合工作。
“某些裝置(或器件、元件等)”指多個(gè)裝置中的一個(gè)或某些,“某些步驟(或處理、運(yùn)算、行動(dòng)等)”指多個(gè)步驟中的一個(gè)或某些。
另外,“裝置(或器件、元件等)的功能”指裝置的全部或部分功能?!安襟E(或處理、運(yùn)算、行動(dòng)等)的操作”指步驟的全部或部分操作。在一個(gè)方面,本發(fā)明的程序可記錄在一記錄媒體中,而該記錄某體能被計(jì)算機(jī)讀出并與該計(jì)算機(jī)配合工作。
或在一個(gè)方面,本發(fā)明的程序可能通過傳輸媒體發(fā)送,被計(jì)算機(jī)讀出并與之配合工作。
再者,該記錄媒體包括ROM,而傳輸媒體包括因特網(wǎng)或光、電波或聲波。
還有,本發(fā)明上述的計(jì)算機(jī)不限于諸如CPU的純硬件,還包括固件、OS或外圍設(shè)備。
如上所述,可將本發(fā)明的裝置實(shí)施為軟件或硬件。
工業(yè)適用性從上述可知,本發(fā)明具有能改進(jìn)投影顯示器的顯示質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種照明設(shè)備,其特征在于,包括多個(gè)發(fā)光光源;光反射與合成裝置,用于反射與合成所有或某些所述多個(gè)光源產(chǎn)生的光;和光反射與合成裝置保持工具,用于保持所述光反射與合成裝置,從而能改變所述光反射與合成裝置的位置,以調(diào)整所述反射光的反射光路。
2.如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備,其特征在于,還包括用于把所述反射光相互疊加的光疊加裝置,和用于測量所述疊加光的光強(qiáng)分布的光強(qiáng)分布測量裝置,其中根據(jù)所述測量結(jié)果執(zhí)行所述調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備,其特征在于,還包括光轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,用于轉(zhuǎn)動(dòng)所述反射光。
4.如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備,其特征在于,所述光反射與合成裝置用棱鏡或反光鏡構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求2所述的照明設(shè)備,其特征在于,所述光疊加裝置用透鏡陣列或玻璃棒構(gòu)成。
全文摘要
近年來,由于投影型視頻設(shè)備具有大屏幕顯示能力,所以更加關(guān)注使用多個(gè)光源的投影型顯示設(shè)備。但在使用多光源的光學(xué)系統(tǒng)中,設(shè)備被設(shè)計(jì)成只有使用全部光源才能提供均勻的照明,所以若不使用所有的多個(gè)光源,則顯示屏內(nèi)的亮度均勻性會(huì)劣化。一種照明設(shè)備包括多個(gè)燈單元部件150與160;合成鏡部件130,能對所有或某些多個(gè)燈單元部件150與160產(chǎn)生的光進(jìn)行反射與合成;和合成鏡部件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)140,可保持合成鏡部件130,使其位置能改變,以調(diào)整反射光的反射光路。
文檔編號H04N5/74GK1646983SQ0380128
公開日2005年7月27日 申請日期2003年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者島岡優(yōu)策, 堀川和宣, 石永秀樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社