УСТРОЙСТВО ПРОЕКЦИОННОГО ДИСПЛЕЯ Российский патент 2013 года по МПК G03B21/10 H04N5/74 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству проекционного дисплея, включающему множество твердотельных источников света.

Предшествующий уровень техники

Устройства проекционного дисплея, использующие твердотельные источники света, такие как светоизлучающие диоды (LEDs) и лазеры в качестве их источников света, в отличие от устройств проекционного дисплея, использующих ламповые источники света, такие как галогеновая лампа, ртутная лампа высокого давления, металлогалоидная лампа и ксеноновая лампа, имеют преимущества в том, что источники света имеют более длительный срок службы. По этой причине замена источников света не рассматривалась как важный момент в устройствах проекционных дисплеев, использующих твердотельные источники света.

С другой стороны, твердотельный источник света включает в себя точные и сложные оптические системы, такие как, например, три твердотельных элемента источника света для красного, зеленого и синего света, коллиматорную линзу, комбинированную оптическую систему и оптическую систему сбора света (конденсорная линза). Для замены твердотельного источника света требуется точная настройка.

Традиционно необходимость операции настройки во время замены устраняется путем объединения вместе твердотельного источника света и собирающей линзы (в некоторых случаях обозначаемой далее как «коллиматорная линза»), как описано, например, в выложенной японской заявке на патент № 2006-330282. Однако это основано на допущении, что твердотельный источник света и собирающая линза используются вместе с ламповым источником света, и не предполагает случая, в котором множество твердотельных источников света используются, чтобы заставить совпадать друг с другом оптическую ось света облучения со стороны источника света и оптическую ось для падающего света установленного со стороны проекции.

Придавалось малое значение замене источников света в традиционных устройствах проекционного дисплея, в которых используются твердотельные источники света. Проблема традиционных устройств проекционного дисплея, в которых используются твердотельные источники света, заключалась с том, что во время замены множества твердотельных источников света настройка оптических осей по существу не выполняется.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства проекционного дисплея, в котором устранена необходимость настройки оптических осей во время замены множества твердотельных источников света и которое выполнено с возможностью проекции изображений на уровне, при котором сохраняется собственная яркость множества источников света.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения устройство проекционного дисплея включает в себя блок источника света и проекционный блок. Блок источника света включает в себя множество твердотельных источников света, секцию объединения и фокусировки света. Секция объединения и фокусировки света объединяет лучи света от соответствующих твердотельных источников света вместе и, затем, фокусирует объединенный луч света путем использования конденсорной линзы заданного света для создания сфокусированного выходящего светового луча. Проекционный блок включает в себя оптический модулятор и оптическую секцию проекции. Оптический модулятор модулирует сфокусированный выходящий световой луч на основе информации входящего сигнала. Оптическая секция проекции выпускает световой луч из оптического модулятора в виде изображения на заданный экран. Блок источника света и проекционный блок выполнены с возможностью отделения друг друга и соединения друг с другом. Блок источника света и проекционный блок включают в себя механизм настройки блока источника света и механизм настройки проекционного блока, соответственно. Механизм настройки блока источника света и механизм настройки проекционного блока выполнены с возможностью выполнения настройки так, что оптическая ось конденсорной линзы заданного света и оптическая ось для падающего светового луча, установленного в проекционном блоке, совпадают друг с другом, когда блок источника света и проекционный блок соединены друг с другом.

После того как старый блок источника света отделен от проекционного блока, устройство проекционного дисплея согласно первому аспекту настоящего изобретения способно заставить оптическую ось конденсорной линзы заданного света и оптическую ось для падающего светового луча совпадать друг с другом вместе с операцией соединения для соединения друг с другом нового блока источника света и проекционного блока.

Таким образом, устройство проекционного дисплея согласно первому аспекту настоящего изобретения создает эффект проекции изображения на заданный экран с надлежащей яркостью, присущей твердотельным источникам света без какой-либо настройки оптических осей после того, как новый блок источника света соединен с проекционным блоком, когда выполнена замена блока источника света.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения устройство проекционного дисплея включает в себя блок источника света и проекционный блок. Блок источника света включает в себя множество твердотельных источников света и секцию объединения света. Секция объединения света объединяет вместе световые лучи от соответствующих твердотельных источников света, чтобы обеспечить объединенный выходящий световой луч. Проекционный блок включает в себя секцию фокусирования света, оптический модулятор и проекционную оптическую секцию. Секция фокусирования света фокусирует объединенный выходной световой луч путем использования конденсорной линзы заданного света. Оптический модулятор модулирует световой луч, полученный от секции фокусировки света, на основе информации входящего сигнала. Проекционная оптическая секция выпускает световой луч из оптического модулятора в виде изображения на заданный экран. Блок источника света и проекционный блок выполнены с возможностью отсоединения друг от друга и соединения друг с другом.

Проекционный блок в устройстве проекционного дисплея согласно второму аспекту настоящего изобретения включает в себя секцию фокусировки света, которая фокусирует объединенный выходящий световой луч из блока источника света путем использования конденсорной линзы заданного света. Это определяет постоянное совпадение между оптической осью конденсорной линзы заданного света и оптической осью для падающего светового луча из конденсорной линзы заданного света.

Таким образом, устройство проекционного дисплея согласно второму аспекту создает эффект проецирования изображения на заданный экран с яркостью, присущей твердотельным источникам света без какой-либо настройки оптических осей после соединения нового блока источника света с проекционным блоком, только путем обеспечения соединения, когда осуществлена замена источника света.

Эти и другие задачи, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из следующего подробного описания настоящего изобретения, рассматриваемого вместе с приложенными чертежами.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

Фиг.1. изображает вид, на котором показана схематично вся конструкция устройства проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения;

фиг. 2 изображает вид, на котором показана конструкция блока светодиодного источника света, показанного на фиг.1;

фиг. 3 изображает вид, на котором показана конструкция проекционного блока, показанного на фиг.1;

фиг. 4-7 изображают виды, на которых показана точность позиционирования коллимированного светового луча и линзы;

фиг. 8 изображает вид, на котором показан пример конструкции схемы последовательной комбинации зеркал;

фиг. 9 изображает вид, на котором показана вся конструкция устройства проекционного дисплея согласно второму предпочтительному варианту осуществления изобретения;

фиг. 10 изображает вид, на котором показана конструкция блока светодиодного источника света, показанного на фиг.9, и

фиг. 11 изображает вид, на котором показана конструкция проекционного блока, показанного на фиг. 9.

Описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения

Первый предпочтительный вариант осуществления

Фиг. 1 изображает вид, на котором показана схематично вся конструкция устройства проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 изображает вид, на котором показана конструкция блока 10 светодиодного источника света, показанного на фиг.1. Фиг. 3 изображает вид, на котором показана конструкция проекционного блока 20, показанного на фиг.1.

Как показано на фиг. 1 и 2, блок 10 светодиодного источника света включает в себя три светодиода 11 (красный светодиод 11R, зеленый светодиод 11G и синий светодиод 11В), которые являются неподвижными источниками света, три коллиматорные линзы 12 (коллиматорные линзы 12R, 12G, и 12В), относящиеся, соответственно, к трем светодиодам 11, отражающее красный свет дихроичное зеркало 13, и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14. Светодиоды 11, коллиматорные линзы 12, отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14 закреплены в заданных местах расположения в блоке 10 светодиодного источника света.

Блок 10 светодиодного источника света дополнительно включает в себя самонастраивающиеся механизмы 17, которые представляют собой упругие тела. Самонастраивающиеся механизмы 17, соответственно, имеют первые концы, соединенные с внутренними соединительными концами 10с блока 10 светодиодного источника света, и вторые концы, соединенные с соединительными участками 19b, предусмотренными на противоположных концах корпуса 19 конденсора (корпус конденсорной линзы света).

Корпус 19 конденсора включает в себя конденсорную линзу 16 (конденсорную линзу заданного света), встроенную в заданном внутреннем положении и установленную с возможностью небольшого перемещения в направлении вверх, вниз, влево и вправо, как видно на чертежах, с помощью упругого усилия самонастраивающихся механизмов 17. Это обеспечивает тонкую настройку оптической оси 16х конденсорной линзы 16 в корпусе 19 конденсора относительно блока 10 светодиодного источника света во время соединения блока 10 светодиодного источника света и проекционного блока 20, которые будут описаны позднее.

Корпус конденсора 19 дополнительно включает в себя скошенные поверхности 19а, выполненные на участке, выступающем из блока 10 светодиодного источника света, и наклоненные внутрь в направлении соединения с проекционным блоком 20.

Дополнительно, блок 10 светодиодного источника света имеет базовые поверхности 15 (ограничительные поверхности) блока светодиодного источника света, выполненные на его наружной поверхности и служащие в качестве поверхностей, противоположных проекционному блоку 20, когда блок 10 светодиодного источника света соединяется с проекционным блоком 20.

Как показано на фиг. 1 и 3, проекционный блок 20 содержит в себе интегратор 22, промежуточную линзу 22, зеркало 29 полного отражения, призму 24 полного внутреннего отражения, и микросхему 25 цифрового микрозеркального устройства (оптический модулятор). Проекционный блок 20 дополнительно включает в себя секцию 26 проекционной линзы (проекционную оптическую секцию) напротив микросхемы 25 цифрового микрозеркального устройства, и содержит множество проекционных линз.

Проекционный блок 20 дополнительно включает в себя направляющие 21 конденсорных линз, которые являются скошенными поверхностями, наклоненными внутрь по направлению к интегратору 22, предусмотренными внутри с тем, чтобы находиться напротив скошенных поверхностей 19а корпуса 19 конденсора, когда проекционный блок 20 соединяется с блоком 10 светодиодного источника света.

Проекционный блок 20 дополнительно включает в себя базовые поверхности 27 проекционного блока (ограничительные поверхности), выполненные на его наружных поверхностях. Базовые поверхности 27 проекционного блока выполнены прилегающими к соответствующим направляющим 21 конденсорных линз с тем, чтобы быть ориентированными и установленными перпендикулярно к оптической оси 22х интегратора. Базовые поверхности 27 проекционного блока, кроме того, предусмотрены для прилегания к соответствующим базовым поверхностям 15 блока светодиодного источника света, когда проекционный блок 20 соединяется с блоком 10 светодиодного источника света.

Конкретный способ приведения базовых поверхностей 15 блока светодиодного источника света и базовых поверхностей 27 проекционного блока в противолежащее расположение по отношению друг к другу, например, является следующим. Три маленькие области выполнены в параллельных поверхностях базовых поверхностей 15 с тем, чтобы быть перпендикулярными оптической оси 2х коллимированного светового луча 2, при этом три маленькие области подобным образом выполнены в параллельных поверхностях базовых поверхностей 27, в местах, соответствующих вышеупомянутым трем областям с тем, чтобы быть перпендикулярными к оптической оси 22х интегратора. В результате, когда блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом, базовые поверхности 15 блока светодиодного источника света и базовые поверхности 27 проекционного блока являются параллельными и находятся в соответствующем расположении друг к другу.

Как показано на фиг. 1, экран 30 выполнен в заданном месте, расположенном на расстоянии в направлении, в котором секция 26 проекционных линз проецирует изображение.

При такой компоновке световой луч 1R светодиода красного света, излучаемый из светодиода 11R красного света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзы 12R, отражается от отражающего красный свет дихроичного зеркала 13 и затем направляется по направлению к конденсорной линзе 16, как показано на фиг.1.

С другой стороны, световой луч 1G светодиода зеленого света, излучаемый светодиодом 11G зеленого света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзой 12G, передается через отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14, и затем направляется к конденсорной линзе 16.

К тому же, световой луч 1В светодиода синего цвета, излучаемый светодиодом 11В синего света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзы 12В, отражается от отражающего синий свет дихроичного зеркала 14 и затем направляется к конденсорной линзе 16.

Таким образом, отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14, которые служат в качестве секции объединения света, объединяют вместе световой луч 1R светодиода красного света, световой луч 1G светодиода зеленого света и световой луч 1В синего света в коллимированный световой луч 2 на одной и той же оптической оси, чтобы направить коллимированный световой луч 2 в направлении конденсорной линзы 16.

Конденсорная линза 16, служащая в качестве секции фокусировки света в корпусе 19 конденсора, фокусирует коллимированный световой луч 2, чтобы направить сфокусированный выходящий световой луч наружу из блока 10 светодиодного источника света. Сфокусированный выходящий световой луч является световым лучом, сфокусированным на фокальной точке 18f конденсорной линзы, лежащей на наружной поверхности 18 фокусировки света.

Таким образом, световые лучи 1 (1R, 1G и 1В) из светодиодов 11 (11R, 11G и 11В) в блоке 10 светодиодного источника света фокусируются на одной и той же точке (фокальная точка 18f конденсорной линзы).

В блоке 10 светодиодного источника света позиционная взаимосвязь между светодиодами 11, коллиматорными линзами 12 и дихроичными зеркалами 13 и 14 определяется заранее посредством вышеупомянутого способа и т.п. для того, чтобы оптическая ось коллимированного светового луча 2 была перпендикулярна базовым поверхностям 15 блока светодиодного источника света.

Самонастраивающиеся механизмы 17 удерживают конденсорную линзу 16 в корпусе 19 конденсора для того, чтобы оптическая ось 16х была перпендикулярна базовым поверхностям 15 блока светодиодного источника света, и делают конденсорную линзу 16 слегка подвижной в направлении (в вертикальном направлении, если смотреть на фиг. 1 и 2), параллельном базовым поверхностям 15 блока светодиодного источника света, и в направлении (в горизонтальном направлении, если смотреть на фиг. 1 и 2), перпендикулярном к базовым поверхностям 15 блока светодиодного источника света.

Таким образом, секция объединения и фокусировки света для объединения и фокусировки светового луча 1 включает в себя отражающее красный свет дихроичное зеркало 13, отражающее синий свет дихроичное зеркало 14, конденсорную линзу 16, самонастраивающиеся механизмы 17 и корпус 19 конденсора, в качестве своих основных составляющих элементов.

С другой стороны, в проекционном блоке 20 сфокусированный выходящий световой луч, излучаемый блоком 10 светодиодного источника света сталкивается с поверхностью падения света интегратора 22, когда проекционный блок 20 соединяется с блоком 10 светодиодного источника света. Сфокусированный выходящий световой луч, входящий в интегратор 22, перемещается в нем, чтобы создать единообразное распределение на световой выходной поверхности интегратора 22, и коллимируется посредством промежуточной линзы 23. Коллимированный световой луч отражается от зеркала 29 полного отражения и затем проецируется через призму 24 полного внутреннего отражения на микросхему 25 цифрового микрозеркального устройства.

Микросхема 25 цифрового микрозеркального устройства включает в себя микрозеркала, причем каждое имеет наклон, изменяемый в ответ на непоказанный входной сигнал, чтобы модулировать световой луч во ВКЛЮЧЕННЫЙ световой луч и ВЫКЛЮЧЕННЫЙ световой луч. Только ВКЛЮЧЕННЫЙ световой луч проецируется через секцию 26 проекционных линз на экран 30 в виде изображения.

В устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, когда, по меньшей мере, один из красного светодиода 11R, зеленого светодиода 11G и синего светодиода 11В, достигает конца своего срока службы или выходит из строя, блок 10 светодиодного источника света заменяется целиком. То есть, блок 10 светодиодного источника света, которому требуется замена, отделяют от проекционного блока 20 и замещают новым блоком 10 светодиодного источника света.

Корпус 19 конденсора нового блока 10 светодиодного источника света перемещается по направлению к интегратору 22 (по направлению направо на фиг. 1), в то время как скошенные поверхности 19а корпуса 19 конденсора вставляются вдоль направляющих 21 конденсорной линзы проекционного блока 20. Таким образом, осуществляют операцию соединения друг с другом нового блока 10 светодиодного источника света и проекционного блока 20.

Наконец, базовые поверхности 15 блока светодиодного источника света и базовые поверхности 27 проекционного блока 20, противолежащие базовым поверхностям 15, прилегают друг к другу, и скошенные поверхности 19а нового блока 10 светодиодного источника света не могут больше перемещаться по направлению к интегратору 22 вдоль направляющих 21 конденсорной линзы проекционного блока 20. В этом состоянии блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом.

В результате, когда блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом, позиционирование выполняется так, что оптическая ось 2х коллимированного светового луча 2 блока 10 светодиодного источника света и оптическая ось 22х интегратора, которая находится на оптической оси для падающего светового луча проекционного блока 20, являются параллельными друг другу.

Кроме того, когда блок 10 светодиодного источника света замещают новым блоком 10 светодиодного источника света, при этом осуществляют операцию соединения друг с другом нового блока 10 светодиодного источника света и проекционного блока 20, корпус 19 конденсора направляется посредством направляющих 21 конденсорной линзы проекционного блока 20. Тогда оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 в блоке 10 светодиодного источника света и оптическая ось 22х интегратора в проекционном блоке 20 совпадают друг с другом автоматически (без какой-либо последующей настройки), когда новый блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом. После завершения операции соединения может быть осуществлен процесс крепления, такой как завинчивание, в заданных местах.

Замещение блока 10 светодиодного источника света в устройстве проекционного дисплея по первому предпочтительному варианту осуществления вышеописанным образом заставляет оптическую ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическую ось 22х интегратора (оптическая ось для падающего светового луча) автоматически совпадать друг с другом. Это устраняет необходимость выполнять последующую настройку оптической оси, посредством чего достигая проецирование изображения на экран 30 с надлежащей яркостью светодиодов 11, которая поддерживается.

Будет описана точность позиционирования коллимированного светового луча 2, который является объединенным световым лучом, и конденсорной линзы 16. Фиг. 4-7 изображает виды, на которых показана точность позиционирования коллимированного светового луча 2 и конденсорной линзы 16.

Фиг. 4 изображает взаимосвязь, при которой коллимированный световой луч 2 фокусируется в обычном виде. Фиг. 5 изображает, что оптическая ось 2х падающего коллимированного светового луча смещается от оптической оси 16х линзы 16. На фиг. 6 показано, что коллимированный световой луч 2 в наклонном положении входит в конденсорную линзу 16. На фиг. 7 показано, что оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось интегратора 22х смещаются друг от друга.

Когда взаимосвязь, в которой коллимированный световой луч 2 фокусируется в обычном виде, существует, как показано на фиг. 4, оптическая ось 2х, оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось 22х интегратора совпадают друг с другом.

Как показано на фиг. 5, существует возможность, что смещение происходит между оптической осью 2х коллимированного светового луча 2 и оптической осью 16х конденсорной линзы 16 в устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления. Это происходит из-за возможности смещения между отражающим красный свет дихроичным зеркалом 13 и отражающим синий свет дихроичным зеркалом 14 и конденсорной линзой 16.

Однако механизм позиционирования, состоящий из самонастраивающихся механизмов 17, скошенных поверхностей 19а и базовых поверхностей 15 блока 10 светодиодного источника света, выполнен в блоке 10 светодиодного источника света, при этом механизм позиционирования, состоящий из направляющих 21 конденсорной линзы и интегратора 22 обеспечен в проекционном блоке 20. Эти механизмы позиционирования достигают позиционирования так, что оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось 22х интегратора совпадают друг с другом, когда блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом.

Таким образом, центр 16с светового луча, сфокусированный на поверхности падения света 22s интегратора 22, зависит от оптической оси 16х конденсорной линзы 16 и располагается на оптической оси 22х интегратора. По этой причине по существу не происходит уменьшения количества света, сфокусированного на поверхности падающего света 22s интегратора 22 и входящего в нее.

С другой стороны, центр 16с светового луча, сфокусированного конденсорной линзой 16, смещается от центра интегратора 22 (оптической оси 22х интегратора) в случаях, показанных на фиг. 6 и 7. По этой причине количество света, входящего в интегратор 22, уменьшается.

В устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления, настройку осуществляют так, что оптическая ось 2х коллимированного светового луча 2 блока 10 светодиодного источника света и оптическая ось 22х интегратора, которая является оптической осью для падающего светового луча проекционного блока 20, являются параллельными друг другу. Таким образом, взаимосвязь, показанная на фиг. 6 не происходит в устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения.

Кроме того, в устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления, механизм позиционирования в блоке 10 светодиодного источника света и механизм позиционирования в проекционном блоке 20 заставляют оптическую ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическую ось 22х интегратора совпадать друг с другом, когда блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом. Таким образом, взаимосвязь, показанная на фиг. 7, не осуществляется в устройстве проекционного дисплея по первому предпочтительному варианту осуществления.

Когда конденсорная линза 16 находится в блоке 10 светодиодного источника света, трудно настроить положение оптической оси относительно проекционного блока 20. Однако, в устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления, оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 расположена так, что совпадает с оптической осью (оптическая ось 22х интегратора) для падающего светового луча проекционного блока 20 с высокой точностью, как упоминалось выше, когда блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом. Таким образом, после того как выполнено соединение между блоком 10 светодиодного источника света и проекционным блоком 20, по существу нет уменьшения количества света от светодиодов 11 без какой-либо тонкой настройки оптической оси между блоком 10 светодиодного источника света и проекционным блоком 20.

Эффект

Таким образом, когда замена блока 10 светодиодного источника света выполнена, в устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления создается эффект обеспечения собственной яркости светодиодов 11 без какой-либо настройки после соединения между блоком 10 светодиодного источника света и проекционным блоком 20, посредством чего окончательно проецируя изображение из секции 26 проекционных линз на экран 30.

Как упоминалось выше, блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 в устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления включает в себя механизм настройки устройства проекционного дисплея и механизм настройки проекционного блока, соответственно, которые выполнены с возможностью осуществления настройки так, что оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось 22х интегратора, которая является оптической осью для падающего светового луча, заданного в проекционном блоке 20, совпадают друг с другом, когда блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом. Механизм настройки блока 10 светодиодного источника света преимущественно включает в себя скошенные поверхности 19а корпуса 19 конденсора, базовые поверхности 15 блока светодиодного источника света, и самонастраивающиеся механизмы 17. Механизм настройки блока 10 светодиодного источника света преимущественно включает в себя направляющие 21 конденсорной линзы и базовые поверхности 27 проекционного блока.

Во время замещения блока 10 светодиодного источника света старый блок 10 светодиодного источника света отделяют от проекционного блока 20 и после этого осуществляют операцию соединения, чтобы соединить новый блок 10 светодиодного источника света с проекционным блоком 20. Совместно с операцией соединения производят настройку так, что оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось (оптическая ось 22х интегратора) для падающего светового луча совпадают друг с другом.

Поэтому в устройстве проекционного дисплея согласно первому предпочтительному варианту осуществления создается эффект проецирования изображения на экран 30 посредством собственной яркости светодиодов 11 без какой-либо настройки оптических осей после того, как новый блок 10 светодиодного источника света 10 соединен с проекционным блоком 20, когда произведено замещение блока 10 светодиодного источника света.

Далее, операцию соединения осуществляют следующим образом. Во-первых, корпус 19 конденсора перемещают по направлению к интегратору 22 в то время, как скошенные поверхности 19а корпуса 19 конденсора блока 10 светодиодного источника света вставляют вдоль направляющих 21 конденсорной линзы проекционного блока 20. Наконец, базовые поверхности 15 блока светодиодного источника света и базовые поверхности 27 проекционного блока 20, находящиеся напротив базовых поверхностей 15, прилегают друг к другу, при этом скошенные поверхности 19а блока 10 светодиодного источника света больше не могут перемещаться к интегратору 22 вдоль направляющих 21 конденсорной линзы проекционного блока 20. В этом состоянии блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом.

Таким образом, операцию соединения между блоком 10 светодиодного источника света и проекционным блоком 20 осуществляют легко и точно путем использования скошенных поверхностей 19а и базовых поверхностей 15 блока 10 светодиодного источника света, которые служат в качестве механизма позиционирования блока 10 светодиодного источника света, и направляющих 21 конденсорной линзы и базовых поверхностей 27 проекционного блока, которые служат в качестве механизма позиционирования проекционного блока.

Дополнительно, самонастраивающиеся механизмы 17, служащие в качестве механизма удержания корпуса, удерживают корпус 19 конденсора слегка подвижным. Это обеспечивает относительно плавное позиционирование корпуса 19 конденсора в требуемом месте с одновременным небольшим перемещением корпуса 19 конденсора, когда блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок 20 соединяются друг с другом.

Кроме того, корпус 19 конденсора направляется в присущее ему положение относительно легко путем вставления скошенных поверхностей 19а корпуса 19 конденсора блока 10 светодиодного источника света вдоль направляющих 21 конденсорной линзы проекционного блока 20.

В дополнение, когда базовые поверхности 15 блока 10 светодиодного источника света и базовые поверхности 27 проекционного блока 20 прилегают друг к другу, блок 10 светодиодного источника света и проекционный блок соединяются друг с другом. Это позволяет надежно распознать соединение.

Модификации

Хотя светодиоды используются в качестве источников света в первом предпочтительном варианте осуществления, для создания подобных эффектов могут быть использованы лазеры. К тому же, способ комбинирования светодиодных источников света, проиллюстрированный здесь, является схемой перекрестных зеркал. Однако, вместо этого может быть использована схема комбинации последовательных зеркал.

Фиг. 8 изображает вид, на котором показан пример конструкции схемы последовательных зеркал. Подробности комбинирования световых лучей посредством использования схемы комбинации последовательных зеркал будут описаны со ссылкой на фиг.8.

Световой луч 1G светодиода зеленого света, излучаемый светодиодом 11G зеленого света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзы 12G, передается через отражающее синий свет дихроичное зеркало 14 и отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и затем направляется к конденсорной линзе 16.

Световой луч 1В светодиода синего света, излучаемый светодиодом 11В синего света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзы 12В, отражается от отражающего синий свет дихроичного зеркала 14, передается через отражающее красный свет дихроичное зеркало 13, и затем направляется к конденсорной линзе 16.

Световой луч 1R светодиода красного света, излучаемый светодиодом 11R красного света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзы 12R, отражается от отражающего красный свет дихроичного зеркала 13 и затем направляется к конденсорной линзе 16.

Таким образом, отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14, которые служат в качестве секции объединения света, объединяют вместе световой луч 1R светодиода красного света, световой луч 1G светодиода зеленого света и световой луч 1В светодиода синего света в коллимированный световой луч 2 на одной и той же оптической оси, чтобы направить коллимированный световой луч 2 к конденсорной линзе 16.

Другие конструкции и операции в схеме комбинации последовательных зеркал подобны конструкциям и операциям в схеме перекрестных зеркал, проиллюстрированной на фиг. 1 и 2, и описаны не будут.

Описан случай, в котором микросхема 25 цифрового микрозеркального устройства используется в качестве оптического затвора в проекционном блоке 20, который составляет оптический модулятор. Однако в качестве оптического затвора может быть использована жидкокристаллическая панель.

Второй предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения

Фиг. 7 изображает вид, на котором показана вся конструкция устройства проекционного дисплея согласно второму предпочтительному варианту осуществления. Фиг. 10 изображает вид, на котором показана конструкция блока 40 светодиодного источника света, показанного на фиг. 9. Фиг. 11 изображает вид, на котором показана конструкция проекционного блока 50, показанного на фиг. 9.

Подобно блоку 10 светодиодного источника света по первому предпочтительному варианту осуществления, блок 40 светодиодного источника света содержит в себе три светодиода 11 (красный светодиод 11R, зеленый светодиод 11G и синий светодиод 11В), которые являются неподвижными источниками света, три коллиматорные линзы 12 (коллиматорные линзы 12R, 12G, и 12В) относящиеся, соответственно, к трем светодиодам 11, отражающее красный свет дихроичное зеркало 13, отражающее синий свет дихроичное зеркало 14, как показано на фиг. 9 и 10. Светодиоды 11, коллиматорные линзы 12, отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14 закреплены в заданных местоположениях в блоке 40 светодиодного источника света.

Блок 40 светодиодного источника света включает в себя выступы, которые становятся базовыми поверхностями 45 блока светодиодного источника света, напротив проекционного блока 50, когда блок 40 светодиодного источника света соединяется с проекционным блоком 50. Конкретный способ приведения базовых поверхностей 45 блока светодиодного источника света и базовых поверхностей 57 проекционного блока в противолежащее расположение друг с другом является подобным расположению по первому предпочтительному варианту осуществления.

Как показано на фиг. 9 и 11, проекционный блок 50 содержит в себе конденсорную линзу 16, интегратор 22 и промежуточную линзу 23, зеркало 29 полного отражения, призму 24 полного внутреннего отражения и микросхему 25 цифрового микрозеркального устройства. Проекционный блок 50 дополнительно включает в себя секцию 26 проекционных линз, противоположных микросхеме 25 цифрового микрозеркального устройства, и содержит множество проекционных линз.

Проекционный блок 50 дополнительно включает в себя базовые поверхности 57 проекционного блока, которые являются наружными выступами. Базовые поверхности 57 проекционного блока выполнены для прилегания к соответствующим базовым поверхностям 45 блока светодиодного источника света, когда проекционный блок 50 соединяется с блоком 40 светодиодного источника света.

Как показано на фиг.9, экран 30 предусмотрен в заданном положении, расположенном на расстоянии, в направлении, в котором секция 26 проекционной линзы проецирует изображение.

При такой компоновке световой луч 1R светодиода красного света, излучаемый из светодиода 11R красного света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзы 12R, и затем отражается от отражающего красный свет дихроичного зеркала 13, как показано на фиг. 9.

С другой стороны, световой луч 1G светодиода зеленого света, излучаемый светодиодом 11G зеленого света, коллимируется посредством соответствующей коллиматорной линзы 12G и затем передается через отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14.

К тому же, световой луч 1В светодиода синего цвета, излучаемый светодиодом 11В синего света, коллимируется посредством к соответствующей коллиматорной линзы 12В, и затем отражается от отражающего синий свет дихроичного зеркала 14.

Вышеупомянутым образом отражающее красный свет дихроичное зеркало 13 и отражающее синий свет дихроичное зеркало 14, которые служат в качестве секции объединения света, объединяют вместе световой луч 1R светодиода красного света, световой луч 1G светодиода зеленого света и световой луч 1В синего света в коллимированный световой луч 2 на одной и той же оптической оси, чтобы направить коллимированный световой луч 2, как сфокусированный выходящий световой луч наружу из блока 40 светодиодного источника света.

С другой стороны, в проекционном блоке 50 сфокусированный выходящий световой луч (коллимированный световой луч 2), излучаемый из блока 40 светодиодного источника света, фокусируется посредством конденсорной линзы 16 и после этого сталкивается с поверхностью падения света интегратора 22, когда проекционный блок 50 соединяется с блоком 40 светодиодного источника света. Световой луч, входящий в интегратор 22, перемещается в нем, чтобы обеспечить однообразное распределение на поверхности выхода света интегратора 22, и коллимируется посредством промежуточной линзы 23. Этот коллимированный световой луч отражается от зеркала 29 полного отражения и затем проецируется через призму 24 полного внутреннего отражения на микросхему 25 цифрового микрозеркального устройства.

Микросхема 25 цифрового микрозеркального устройства включает в себя микрозеркала, причем каждое зеркало имеет наклон, изменяемый в ответ на непоказанный входной сигнал, чтобы модулировать световой луч во ВКЛЮЧЕННЫЙ световой луч и ВЫКЛЮЧЕННЫЙ световой луч. Только ВКЛЮЧЕННЫЙ световой луч проецируется через секцию 26 проекционных линз на экран 30 в виде изображения.

Позиционная взаимосвязь в проекционном блоке 50 определяется заранее так, что оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось 22х интегратора 22 совпадают друг с другом.

В устройстве проекционного дисплея согласно второму предпочтительному варианту осуществления, когда, по меньшей мере, один из красного светодиода 11R, зеленого светодиода 11G и синего светодиода 11В достигает конца своего срока службы или выходит из строя, блок 40 светодиодного источника света заменяется целиком. То есть, блок 40 светодиодного источника света, которому требуется замена, отделяют от проекционного блока 50 и замещают новым блоком 40 светодиодного источника света.

Позиционирование выполняют так, что базовые поверхности 45 блока светодиодного источника света нового блока 40 светодиодного источника света и базовые поверхности 57 проекционного блока прилегают друг к другу. Затем осуществляют соединение блока 40 светодиодного источника света и проекционного блока 50. После выполнения операции соединения осуществляют процесс скрепления, такой как завинчивание, или запрессовку с крюком, на прилегающих участках базовых поверхностей 45 блока 40 светодиодного источника света и базовых поверхностях 57 проекционного блока.

В этом процессе конденсорная линза 16 и интегратор 22 оба находятся в проекционном блоке 50. Таким образом, совпадающее взаимное расположение между оптической осью 16х конденсорной линзы 16 и оптической осью 22х интегратора заранее определено.

Как описано в первом предпочтительном варианте осуществления со ссылкой на фиг. 5, когда оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось 22х интегратора совпадают друг с другом, установленное параллельное расположение между оптической осью объединенного выходного светового луча (коллимированный световой луч 2) и оптической осью 16х предотвращает значительное снижение яркости светодиодов 11, если происходит некоторое смещение положения. Также, расположения, показанные на фиг. 6 и 7, не происходят как в первом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения.

Эффект

Когда блок 40 светодиодного источника света заменяют вышеописанным образом в устройстве проекционного дисплея согласно второму предпочтительному варианту осуществления, оптическая ось 16х конденсорной линзы 16 и оптическая ось 22х интегратора (оптическая ось для падающего светового луча) совпадают друг с другом. Это создает эффект обеспечения собственной яркости светодиодов 11 без необходимости проводить последующую настройку оптической оси.

Как указывалось выше, проекционный блок 50 в устройстве проекционного дисплея согласно второму предпочтительному варианту осуществления содержит в себе конденсорную линзу 16, служащую в качестве секции фокусирования света для фокусировки объединенного выходного светового луча (коллимированный световой луч 2) из блока 40 светодиодного источника света. Это определяет постоянное совпадение между оптической осью 16х конденсорной линзы 16 и оптической осью 22х интегратора.

Поэтому устройство проекционного дисплея согласно второму предпочтительному варианту осуществления создает эффект проецирования изображения на экран 30 посредством собственной яркости светодиодов 11 без какой-либо настройки оптических осей после соединения нового блока 40 светодиодного источника света с проекционным блоком 50 только путем обеспечения соединения, когда произведена замена блока 40 светодиодного источника света.

Модификации

Использование твердотельных источников света, таких как лазеры, в качестве источников света во втором предпочтительном варианте осуществления создает подобные эффекты. К тому же схема комбинации последовательных зеркал может быть использована для комбинации источников света. Также может быть использована жидкокристаллическая панель в качестве оптического затвора, служащего в качестве оптического модулятора. Другими словами, изменения, подобные изменениям по первому предпочтительному варианту осуществления, могут быть произведены во втором предпочтительном варианте осуществления.

Хотя изобретение было описано подробно, вышеприведенное описание является по всем аспектам иллюстративным и не ограничительным. Понятно, что многочисленные другие изменения и модификации могут быть выполнены, не выходя за объем притязаний изобретения.

Устройство содержит блок источника света и проекционный блок. Блок источника света включает твердотельные источники света и секцию объединения и концентрирования света посредством конденсорной линзы. Проекционный блок включает оптический модулятор и оптическую проекционную секцию. Блоки включают механизмы настройки, обеспечивающие, чтобы оптические оси конденсорной линзы и падающего светового луча совпадали друг с другом, когда блок источника света и проекционный блок соединяются друг с другом. Механизм настройки блока источника света включает механизм удержания корпуса и поверхность позиционирования блока источника света на наружной поверхности корпуса конденсорной линзы. Механизм настройки проекционного блока включает поверхность позиционирования проекционного блока на его наружной поверхности. Поверхности позиционирования блока источника света и проекционного блока прилегают друг к другу. Во втором варианте блок источника света содержит выступы, служащие его базовыми поверхностями напротив проекционного блока, когда твердотельные источники света соединяются с проекционным блоком. Проекционный блок содержит наружные выступы, служащие базовыми поверхностями для прилегания к соответствующим базовым поверхностям блока источника света. Технический результат - устранение необходимости настройки оптических осей во время замены твердотельных источников света и возможность проекции изображений на уровне, при котором сохраняется собственная яркость множества источников света. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство проекционного дисплея, содержащее
блок источника света и
проекционный блок,
причем блок источника света включает в себя
множество твердотельных источников света и
секцию объединения и концентрации света для объединения лучей света от соответствующих твердотельных источников света и затем концентрации объединенного луча света посредством использования конденсорной линзы заданного света для создания сконцентрированного выходящего светового луча,
причем проекционный блок включает в себя
оптический модулятор для модулирования сконцентрированного выходящего светового луча на основе информации входящего сигнала, и
оптическую проекционную секцию для проецирования светового луча из оптического модулятора в виде изображения на заданный экран, при этом
блок источника света и проекционный блок выполнены с возможностью отделения друг от друга и соединения друг с другом,
блок источника света и проекционный блок включают в себя механизм настройки блока источника света и механизм настройки проекционного блока соответственно, которые выполнены с возможностью осуществления настройки так, что оптическая ось конденсорной линзы заданного света и оптическая ось для падающего светового луча, установленного в проекционном блоке,
совпадают друг с другом, когда блок источника света и проекционный блок соединяются друг с другом,
при этом секция объединения и концентрации включает в себя корпус конденсорной линзы света для размещения конденсорной линзы заданного света, и
механизм удержания корпуса для плавного подвижного удержания корпуса конденсорной линзы света, при этом
механизм настройки блока источника света включает в себя:
механизм удержания корпуса и
поверхность позиционирования блока источника света, выполненную на наружной поверхности корпуса конденсорной линзы света,
механизм настройки проекционного блока включает в себя поверхность позиционирования проекционного блока, обеспеченную на наружной поверхности проекционного блока, при этом
поверхность позиционирования источника света и поверхность позиционирования проекционного блока прилегают друг к другу, когда блок источника света и проекционный блок соединены друг с другом.

2. Устройство проекционного дисплея по п.1, в котором
поверхность позиционирования блока источника света включает в себя:
скошенную поверхность, имеющую поверхность, наклоненную внутрь в направлении соединения с проекционным блоком, и
ограничительную поверхность блока источника света, включающую плоскость, перпендикулярную к оптической оси светового луча из секции объединения света, при этом поверхность позиционирования проекционного блока включает в себя:
направляющую поверхность конденсора, расположенную так, чтобы находиться напротив упомянутой скошенной поверхности, когда упомянутый блок источника света и упомянутый проекционный блок соединяются друг с другом, причем
ограничительная поверхность проекционного блока включает в себя плоскость, перпендикулярную к оптической оси для падающего светового луча, и расположена напротив ограничительной поверхности блока источника света, когда блок светодиодного источника света и проекционный блок соединяются друг с другом.

3. Устройство проекционного дисплея, содержащее
блок источника света и
проекционный блок, причем
блок источника света включает в себя:
множество твердотельных источников света и
секцию объединения света для объединения вместе световых лучей от соответствующих твердотельных источников света для обеспечения объединенного выходящего светового луча, причем
проекционный блок включает в себя:
секцию концентрации света для концентрации упомянутого объединенного выходного светового луча путем использования конденсорной линзы заданного света,
оптический модулятор для модулирования светового луча, полученного от секции концентрации света, на основе информации входящего сигнала,
и проекционную оптическую секцию для проецирования светового луча из оптического модулятора в виде изображения на заданный экран, при этом
блок источника света и проекционный блок выполнены с возможностью отсоединения друг от друга и соединения друг с другом, при этом
блок источника света содержит выступы, служащие базовыми поверхностями блока источника света напротив проекционного блока, когда твердотельные источники света соединяются с проекционным блоком, и проекционный блок содержит выступы, служащие базовыми поверхностями, которые являются наружными выступами, предназначенными для прилегания к соответствующим базовым поверхностям блока источника света, когда проекционный блок соединяется с твердотельными источниками света.