[发明专利]投影仪及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于激光光源的投影仪及其控制方法。

背景技术

对于投影仪，积极地进行取代放电灯而使用固态光源的商业产品的研究和开发，旨在改善性能并且降低尺寸和成本。例如，可以商业方式获得使用LED光源的背投电视机和口袋型投影仪。

对于投影仪的固态光源，将激光光源看作也像LED那样有前途。虽然每人都认识到激光光源作为光源的高可能性，但是还没有可以商业方式获得使用激光光源的投影仪。原因是由于激光束的属性而需要各种限制，更不必说便宜的绿色半导体激光还没有实际使用。

例如，与现有的投影仪比较，可以几乎超乎想象地在尺寸上减小光束扫描型投影仪，该光束扫描型投影仪使用MEMS扫描仪来水平地和垂直地扫描激光束以显示图像。然而，它们必须符合在用于激光产品的安全的国际标准IEC 60825等中规定的安全标准。在IEC 60825等级中，光源的光输出被限制得小。因为这一点，所以说难以实现对于投影仪充分实用的亮度或实现与使用放电灯的传统投影仪相同的亮度。另外，因为激光束可以直接地进入人眼的风险，所以对于单独的等级指定安全亮度，并且调节根据人眼向激光束暴露的条件而改变。

另一方面，已知间接地扫描激光束的正投影型投影仪。例如，参见JP2008-58454A。这是下述类型：将激光束引导到诸如液晶光阀或DMD(数字镜装置)这样的二维微型显示器，并且使用诸如投影仪镜头这样的光学系统来放大和投影在微型显示器上显示的图像。

与光束扫描类型的投影仪比较，这种类型的投影仪被认为实现了更亮的投影仪。

现在，当操作使用激光光源的正投影类型的投影仪时，引起最大风险的状态是当人眼最接近投影仪镜头(投影镜头)时的状态。

通常，因为经常使用具有大约一英寸或更小的尺寸的微型显示器，所以可以认为，通过位于投影仪镜头的显露端侧的部分，即人们最近地接触的部分的光束的尺寸大于几个毫米的直径，该几个毫米是人眼瞳孔的平均尺寸。因此，具有在几个毫米的直径的范围内的直径的激光光束的功率可以被认为足够安全。因此，所计算的AEL(Accessible Emission Limit：可达的发射极限)应当被设置来满足投影仪的安全等级。

在使用激光光源的投影仪中，更具体地，在正投影型投影仪的情况下，为了用户方便和产品的优点，经常将变焦镜头用作投影仪镜头。例如，在未提供与屏幕尺寸匹配的足够的投影仪安装距离的情况下，如果改变变焦镜头的变焦放大率，则可以将要在屏幕上投影的图像区域与屏幕尺寸匹配。在本说明书中，术语“广角”(wide angle)表示变焦镜头的焦距f的设置状态，其中，当投影预定尺寸的图像区域时，使得到屏幕的投影距离是最短的长度，并且术语“远角”(tele angle)表示变焦镜头的焦距f的设置状态，其中，当投影与广角的图像区域相同尺寸的图像区域时，使得到屏幕的投影距离是最长的长度。

通常，在投影仪的变焦镜头中，在从广角向远角改变的过程中，改变通过透镜元件的出光侧的表面的光束的位置和角度。因此，在透镜的出光侧的表面上照射的区域(激光光束通过的部分的面积)根据变焦镜头放大率调整而改变。这个区域的尺寸在广角处较大，并且在“远角”处较小(参见图1)。

结果，在光源的激光输出不变的条件下，在广角和远角之间出现在安全上的差别，更具体地，在AEL上的差别。

远角对于人眼危险，因为其激光功率密度比在广角时更高。因为这个原因，当激光输出被设计来满足符合在远角处的安全等级的AEL或更低时，可以对于变焦镜头的整个可变功率区域补偿该安全等级。然而，关于这些措施，根据AEL的安全余裕可能性未被优化。换句话说，虽然亮得多的图像在广角处会被合法地投影，但是亮度不增加。

发明内容

本发明的目的是提供可以解决如上所述的问题的一种投影仪和一种用于投影仪的控制方法。这个目的的示例是实现一种投影仪，其中，可以在变焦镜头的广角侧执行对于光输出的设置，这可以实现较高的亮度，并且保证在变焦镜头的整个可变功率区域上的安全性。而且，一个目的是使得投影仪的光输出在变焦镜头的整个可变功率区域上相同。

本发明涉及一种放大和投影来自光源的光束的投影仪。具体地说，本发明提供一种投影仪，其中，在变焦镜头的出光侧的表面上出现的光束区域中的能量密度在变焦镜头的整个可变倍率区域上等于或小于预定安全值。

根据本发明的一个方面的一种投影仪具有透光窗口，所述透光窗口沿着光轴可移动地布置在变焦镜头的出光侧的表面的前方。而且，所述投影仪具有控制装置，用于控制所述透光窗口的位置，使得当改变所述变焦镜头的焦距时，不改变在所述透光窗口的外表面上出现的光束区域。