投影仪及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种投影仪，其使用激光光源和是安全的，并且实现高亮度。该投影仪将从激光光源（１０１）发射的激光束施加至图像调制装置（１０５），并且通过变焦镜头（１０６）将形成在图像调制装置（１０５）中的图像放大并投影。该投影仪包括控制机构（１０８），其用于响应于变焦镜头（１０６）的焦距的改变而以这样的方式控制光束的能量的量，即，使得在变焦镜头（１０６）的光发射表面上出现的激光束的能量密度保持在规定值或者小于规定值。该规定值是在将变焦镜头（１０６）的焦距设定为最短值的情况下激光束的能量密度，并且是满足投影仪的激光安全等级的可接受发射极限值（ＡＥＬ值）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用激光光源的投影仪，并且涉及其控制方法。
技术介绍
对于投影仪，为了改善性能以及减小尺寸和成本的目的，已经积极地进行了对使用固体光源代替放电灯的产品的研究和开发。例如，在商业基础上已经制造了使用LED光源的背投电视和袖珍投影仪。对于用于投影仪的固体光源，激光光源被认为是与LED约定在一起。每个人都能发现激光光源作为光源具有高的潜在性能，但是使用激光光源的投影仪还没有投入到实际应用中。这不仅是因为还没有将发射绿光的便宜的半导体激光器投入到实际应用中，而且因为在激光光源的特性方面要求多种规则。可以将通过使用MEMS扫描仪水平地和垂直地扫描激光束从而显示图像的光束扫描式投影仪的尺寸减小至与现有投影仪相比可以忽略不计的程度。然而，光束扫描式投影仪必须遵守在国际激光安全标准IEC60825等等中规定的安全标准。在由该IEC60825进行的分类中，光源的光输出被调节至较小水平。因为这个原因，认为难以实现具有对于实际应用足够高的亮度或者具有与使用放电灯的传统投影仪相同亮度的投影仪。在这点上，在每个等级中规定即使激光束直接入射在人眼上也是安全的照明强度，并且该规定根据观察激光束的条件而不同。另一方面，已知一种不直接扫描激光束的正面投影式投影仪(例如，日本未审专利公开No. 2008-58454)。这种类型的投影仪将激光施加至二维微型显示器、例如液晶光阀和DMD (Digital Mirror Device 数位镜装置)，并通过使用例如投影镜头这样的光学系统而将微型显示器上显示的图像放大并投影。认为这种类型的投影仪能够比光束扫描式投影仪实现更高的亮度。在这点上，当采用激光光源的正面投影式投影仪被使用时，当人眼离投影镜头最近时，认为关于安全性的最危险状态发生。通常，在许多情况下使用小到英寸或更小尺寸的微型显示器，从而认为在离投影镜头的出口最近的一侧、即离人眼最近的一侧上通过镜头的光束的尺寸大于7mm，这是人眼的瞳孔的平均直径。因为这个原因，只需要讨论能够进入7mm直径的激光束的功率的安全性。因此，只需要使计算出的AEUAccessible Emission Limit 可接受发射极限)与要求投影仪满足的安全等级一致。在使用激光光源的投影仪中，特别是在正面投影式投影仪的情况下，在许多情况下根据用户的便利和产品的优越性的观点，安装变焦镜头作为投影镜头。例如，在投影仪安装距离不够长以匹配投影仪的屏幕尺寸的情况下，如果变焦镜头的变焦放大率改变，则能够将投影至屏幕的图像调整为屏幕的尺寸。在本说明书中，在将规定尺寸的图像投影至屏幕时，能够使其中至屏幕的投影距离最短的变焦镜头的焦距f的设置状态被称为“宽幅状态(wide state)”，而在将与宽幅状态相同尺寸的图像投影至屏幕时，其中能够使至屏幕的投影距离最长的变焦镜头的焦距f的设置状态被称为“远视状态(telescopic state)”。通常，在投影仪的变焦镜头中，通过变焦镜头的光发射表面的光束的位置和角度在宽幅状态改变至远视状态的过程中发生改变。因此，作为变焦镜头的光发射表面的一部分并且看起来比较亮的区域(激光束通过的一部分区域)随着变焦镜头的放大率的调整而改变。该区域的尺寸在宽幅状态下较大，并且在远视状态下较小(参见图1)。结果，在光源的激光输出恒定的条件下，在宽幅状态与远视状态之间产生安全性的差异、特别是AEL的差异。在远视状态下的激光功率密度比在宽幅状态下的高，在远视状态下的激光束对人眼比较危险。因为这个原因，如果在远视状态下激光输出被设计为满足安全等级的AEL或更小，则能够在变焦镜头的放大率改变的整个范围上保证安全等级。然而，该措施不能最好地使用对于AEL存在容限的宽幅状态下的潜在性能。换句话说，尽管能够合法地进一步提高宽幅状态下的亮度，但是亮度不能增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够解决上述问题的。该目的的一个例子是实现一种投影仪，该投影仪能够设计在如下的变焦镜头的宽幅状态下的激光输出，即，在该宽幅状态中，可以实现最高亮度，并且该投影仪能够在变焦镜头的放大率改变的整个范围上保持安全性，并且该投影仪使用激光光源。本专利技术涉及一种激光投影仪，其使用激光光源和二维图像调制装置，并且通过变焦镜头将图像放大并投影。具体地，本专利技术提供一种投影仪，其中在变焦镜头的光发射表面上出现的激光束区域中的能量密度在变焦镜头的放大率改变的整个范围上是规定的可接受发射极限(AEL)或更小。另外，根据本专利技术的一种情况的投影仪包括控制机构，其以使得在变焦镜头的光发射表面上出现的激光束的每单位面积的能量密度保持在规定值或者小于规定值的方式， 用于响应于变焦镜头的焦距的改变而控制激光束的能量的量。附图说明图1是示出在投影仪的变焦镜头的光发射表面上的激光束区域的尺寸的图(宽幅状态和远视状态)。图2是示出本专利技术的第一实施例的结构的图。图3是示出本专利技术的第一实施例的变形的图。具体实施例方式在下文中，将参照附图描述用于执行本专利技术的方式。本专利技术涉及一种投影仪，其使用例如液晶面板和DMD这样的二维微型显示器作为图像调制装置，并且将红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)施加至该图像调制装置，并且通过投影镜头将图像放大并投影。具体地，本专利技术设计一种投影仪，其具有激光光源作为光源，并且具有变焦镜头作为投影镜头。首先，将详细描述本专利技术的基本原理。在将激光代替现有放电灯用作投影仪的光源的情况下，在投影仪的产品竞争力方面的关键点是投影仪怎样能够充分地实用，以及在投影仪必须遵守激光束的安全标准 (IEC60825和JIS C6802)、即在可允许的安全等级内的条件下，投影仪怎样能够实现高亮度。在由日本激光协会主办并于2008年4月举行的激光技术专项研讨会中、由索尼公司发表的题目为“高功率红光半导体激光器及其在激光投影仪中的应用(High-power red-light semiconductor laser and application of the same to laser projector)，， 的文献中如下地显示了使用激光作为光源的正面投影仪的安全的概念。在微型显示器类型中，将光源的激光束施加至微型显示器，并且通过例如复眼透镜和棒形透镜这样的积分光学系统而对应地将激光束的光束直径放大到微型显示器的尺寸。照明光在微型显示器后面传播的路径与基于放电灯的投影仪相同，所以被对应地放大为微型显示器的尺寸的光束被认为是光源。因此，在微型显示器型的投影仪中，得到该光束通过投影镜头时的功率密度，并且如果该得到的功率密度是规定安全等级的AEL(可接受发射极限)值或更小，则该微型显示器型的投影仪可以被认为是安全的。此外，确定对人体危险的激光的施加持续时间为0. 25秒或更多。在人眼设置在作为从投影仪投射的光线出口的投影镜头正前方的情况下，激光投影仪对人体是最危险的。此时，存在这样的情况，在投影镜头的最接近屏幕的一侧的表面上出现的激光束区域的部分(在投影镜头的光发射表面上看起来亮的一部分)的面积大于是人眼的瞳孔的直径的7mm。在该情况下，制造者必须以这样的方式设计光源的激光输出功率，即，使得激光束区域中的激光功率密度(W/mm2)(也被称为能量密度)的值满足安全等级的标准。然而，在激光投影仪设置有变焦镜头本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种投影仪，将从激光光源发射的激光束施加至图像调制装置，并且通过变焦镜头将形成在所述图像调制装置中的图像放大并投影，所述投影仪包括：控制装置，用于响应于所述变焦镜头的焦距的改变而以这样的方式控制光束的能量的量，即，使得在所述变焦镜头的光发射表面上出现的激光束的能量密度保持在规定值或者小于所述规定值。

【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：加藤厚志，
申请(专利权)人：NEC显示器解决方案株式会社，
类型：发明
国别省市：JP