投影式图像显示设备制造技术

一种投影式图像显示设备，包括一可变光阑机构，适于调节从照明光学系统到投影透镜系统的光路中预定位置处的有效光通量直径的大小；和图像模式切换装置，用于控制可变光阑机构的操作。通过在较大和较小有效光通量直径之间进行切换，选择适合于在亮和暗周围环境中观看的相应图像模式。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求日本专利申请No.2001-299093(申请日为2001年9月28日)的优先权，该申请在此引作参考。
技术介绍
专利
本专利技术涉及一种投影式图像显示设备，如包括诸如液晶显示装置的图像显示器(image display means)和数字式微反射镜装置(下面称之为“DMD”)的视频投影器。更具体地说，涉及一种配备有诸如被投影图像的亮度和对比度的图像模式切换功能的投影式图像显示设备。在先技术的描述取决于使来自光源的光携带图像信息的图像显示器的不同，已知有多种类型的投影式图像显示设备。例如，使用由图像信号驱动的透射型液晶显示板作为其图像显示设备的透射型液晶投影器是已知的。这种透射型液晶投影器被设计成利用来自光源的光照射其透射型液晶显示板，使一部分光从中透过，从而使透射光携带图像信息，并由投影透镜将其会聚，从而将图像投影到屏幕上(日本未审查专利公开No.平10-206816等)。另一方面，使用诸如铁电液晶器件(FLC器件)的反射型液晶显示板作为其图像显示器的反射型液晶投影器也是已知的。该反射型液晶显示板被设计成反射光源发出的一部分光，由此使反射光携带图像信息(日本未审查专利公开No.平10-48762等)。使用包括若干光反射角可变的反射镜元件的DMD作为其图像显示器的投影器也是已知的，其中每个光反射角可变的反射镜元件适合于根据图像信号改变照射光的反射角，从而朝向投影透镜系统仅反射信号光。使用CMOS技术，在硅存储芯片上形成高反射率小矩形反射镜(反射镜元件)，其中每个小反射镜适合于根据图像信号在大约10°的范围内改变其倾斜，从而制成DMD。使用DMD的视频投影器被设计成，通过改变反射镜元件的角度来控制来自光源的光的反射方向，使得仅将所需要的反射光会聚在屏幕上，以便将图像投影在屏幕上(日本未审查专利公开No.平9-96867等)。如上所述，取决于其中所使用的图像显示器的不同，可以将投影式图像显示设备分成多种类型，其共同的问题是获得易于观看的投影图像。例如，为了易于在明亮的周围环境中观看投影图像，如使用内部照明增加其亮度。为了实现这个目的，已经提出了对图像显示器的改进，并且已经就照明和投影光学系统进行了多种尝试，以便有效地利用光源光。随着图像显示器最近的进展，尤其是DMD的出现，有可能显著地增加光源光的利用效率，从而允许极大地增大投影图像的亮度。增大亮度，使得易于获得适于在亮室内进行观看的投影图像，因为即使对比度不很高，所产生的图像也易于观看。不过，如果保持其亮度，在暗室内将难以观看图像。因而，配备有具有切换开关的图像模式切换功能的投影式图像显示设备已经应用于实际中，适合于通过操作这种切换开关，在产生适于在亮室内观看的明亮的投影图像的图像模式与产生适于在暗室中观看的具有受抑制的亮度的投影图像的图像模式之间进行切换。不过在上述图像模式切换功能中，直接对光源部分本身发出的光量进行调节，以便在图像模式之间切换，从而可能产生下面的问题。即，即使在图像较亮的情形中其对比度不太高时，能够获得易于观看的投影图像，不过除非在图像较暗时该投影图像的对比度较高，否则将难以观看投影图像。因此，在投影图像的亮度降低的情况下，要求增大对比度。然而在直接降低光源部分的发光量的系统中，难以增大对比度。专利技术概述鉴于上面的情形，本专利技术的目的在于提供一种配备有根据其周围环境是亮还是暗而切换图像模式的功能的投影式图像显示设备，在选择适合于在暗周围环境中进行观看的图像模式的情形中，能增大投影图像的对比度，同时降低其亮度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种投影式图像显示设备，包括一光源部分；一用于将来自光源的光输出为预定的照明光的照明光学系统；用于将来自照明光学系统的照明光转换成携带图像信息的图像显示光，并输出由此获得的图像显示光的图像显示器；一用于发射来自图像显示器的图像显示光，并将图像投影到图像投影表面上的投影透镜系统；和图像模式切换装置，用于根据对图像模式切换的设置，在适合于在亮环境背景中投影的第一图像模式与适合于在暗环境背景中投影的第二图像模式之间进行切换；该投影图像显示设备还包括一设置在从照明光学系统的内侧到投影透镜系统的内侧的光路的预定位置处的可变光阑机构，适合于调节该预定位置处的有效光通量直径的大小；其中该图像模式切换装置被设计成能控制可变光阑机构的操作；并且其中通过操作可变光阑机构实现图像模式切换，使得当选择第一图像模式时，有效光通量直径变大，当选择第二图像模式时，有效光通量直径减小。该预定位置可以设置在照明光学系统内。该预定位置可以设置在投影透镜系统内部或其附近。可以由设置在照明光学系统内的第一可变光阑机构和设置在投影透镜系统内或其附近的第二可变光阑机构构成该可变光阑机构。最好，该可变光阑机构包括一用于冷却可变光阑机构的冷却部分。根据本专利技术的投影式图像显示设备还包括周围环境探测装置，用于探测周围环境的亮度，并根据探测结果设置图像模式切换。作为图像显示器，可以使用数字式微反射镜装置。附图简要说明附图说明图1为表示根据本专利技术一实施例的投影式图像显示设备的示意性结构图；图2A和2B分别为前视图和侧视图，表示图1中所示第一可变光阑机构的详细结构。最佳实施例的描述下面，将参照附图详细解释根据本专利技术的投影式图像显示设备的图1为表示根据本专利技术一实施例的投影式图像显示设备的示意性结构图。如图1所示，例如，使用该实施例的投影式图像显示设备1作为视频投影器，该投影式图像显示设备包括一光源部分2，一沿光轴方向设置在光源部分2上游的照明光学系统3，一沿光轴方向设置在照明光学系统3上游的图像显示器4，和一沿光轴方向设置在图像显示器4上游的投影透镜系统5。照明光学系统3包括一色盘(a color wheel)31，用于随时间将来自光源部分2的光通量(白光通量)顺序地分解成R，G和B三种颜色；一棒形积分器32，用于使这种颜色分解的光通量的强度均匀；和一中继透镜33，对由具有这种均匀化强度的光通量进行中继(relaying)。照明光学系统3还包括一反射镜34，对由中继透镜33所中继的光通量进行反射；和一中继透镜35，对所反射的光通量进行中继，并将所中继的光通量朝向图像显示器4发出，从而被设计成将从光源入射的光通量转变成照明光，并将所产生的照明光朝向图像显示器4发出。例如，使用DMD(数字式微反射镜装置)作为图像显示器4。由设置在基板上的非常大量(大约230万)的反射镜元件(每个均为矩形铝反射镜)构成反射镜面，而构成反射镜面的每个反射镜元件的反射方向可以单独地在两个方向(其间构成大约20°的角度)之间切换。利用每个反射镜元件作为一个象素，通过馈给DMD的图像信号(视频信号)的ON/OFF控制，实现反射方向的切换。在这种控制下，图像显示器4将从照明光学系统3入射的照明光转换成携带图像信息的图像显示光，并将所产生的图像显示光朝投影透镜系统5发出。虽然没有绘出，该投影透镜系统5包括在透镜镜筒51内依次设置在光轴上的多个透镜，和一适合于沿光轴移动多个透镜、以便改变焦距从而改变图像放大率等的透镜移动机构，而从图像显示器4入射在其上的图像显示光被投影到图像投影表面(屏幕)上。而且，该投影式图像显示设备1包括一设置在照明光学系统3内中继透镜35下游位置处的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影式图像显示设备，包括：一光源部分；一用于将来自所述光源部分的光输出为预定的照明光的照明光学系统；用于将来自所述照明光学系统的所述照明光转换成携带图像信息的图像显示光，并输出所获得的图像显示光的图像显示器；一发射来自所述图像显示器的所述图像显示光，并将图像投影在图像投影表面上的投影透镜系统；和图像模式切换装置，用于根据对图像模式切换的设置，在适合于在亮周围环境中投影的第一图像模式与适合于在暗周围环境中投影的第二图像模式之间进行切换； 所述投影图像显示设备还包括一设置在从所述照明光学系统的内侧到所述投影透镜系统的内侧的光路的预定位置处的可变光阑机构，适于调节所述预定位置处有效光通量直径的大小； 其中所述图像模式切换装置被设计成能够控制所述可变光阑机构的操作；以及 其中通过操作所述可变光阑机构实现所述图像模式切换，使得当选择所述第一图像模式时所述有效光通量直径变大，当选择所述第二图像模式时所述有效光通量直径变小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边贵志，川合悟，
申请(专利权)人：富士写真光机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]