专利名称：减少灯泡上下部之间温差的方法及光学单元及投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减少灯泡上部与下部之间的温差来延长用在例如投影仪、光学单元、投影显示装置以及投影电视装置等光学装置中的放电灯的寿命的方法。
背景技术：
如图11所示的这种液晶投影仪是已知的并已经在日本专利公开No.2001-183746中公开。参照图11，液晶投影仪1001包括安装在壳体102内部的光学单元103。光学单元103包括用作光源的放电灯104，设置在放电灯104光轴上的UV-IR截止滤光片105，PS转换装置106和反射镜107，以及设置在经由反射镜107反射的光的光轴上的分色镜108R和108G及反射镜109。光学单元103还包括设置在分别由分色镜108R和反射镜109反射的光的光轴上的反射镜1111和112，以及设置在分别由反射镜1111、108G和112反射的光的光轴上的聚光透镜113R、113G和113B。光学单元103还包括用作光调制部分的三个透射型液晶板等形式的红、绿、蓝三原色的空间光学调制元件114R、114G和114B，设置在从空间光学调制元件114R、114G和114B发出的光束路径上的用于光合成的正交棱镜(cross prism)115，以及用于投影经正交棱镜115光学合成的全色图象的投影透镜116。超高压汞灯用作放电灯104，并且用风扇来降低放电灯104的灯泡周围和放电灯104的灯反射器内部的温度。
在上述的液晶投影仪1001中，空气通过设置在用作用在投影仪等中的放电灯的灯反射器中的称作气隙的间隙进行供给，并调节风扇函道的引进角(introduction angle of a fan duct)和风扇电动机上的电压来减少灯泡上部与下部之间的温差。但是，对于该机械装置，由于是在一定距离内通过气隙供给空气来冷却灯泡，因此，难以实现对灯泡上部和下部温度进行精确的冷却控制。因而，该机械装置不能充分地减少灯泡上部与下部之间温差。
这就产生这么一个问题，即放电灯的灯泡变白或变黑，这会导致灯泡寿命的减少。
刚才描述的这种问题不仅发生在应用UV-IR截止滤光片的场合，也同样发生在应用IR截止滤光片的场合。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少灯泡上部与下部之间温差的方法以及应用该方法的光学单元、投影显示装置和投影电视装置。
为了达到上述目的，根据本发明，单独设置用于放电灯的、照射来自IR截止滤光片或UV-IR截止滤光片的反射光的灯反射器的反射面位置。
特别地，根据本发明的一个实施例，提供一种减少设置在装置中水平方向上的放电灯的灯泡的上部与下部之间温差的方法，所述装置除了放电灯还包括设置在放电灯前面的IR截止滤光片。除了灯泡，放电灯还包括具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该反射面用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。该方法包括通过IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面在向下方向上发射的光中的红外线的步骤。
根据本发明的另一个实施例，提供一种减少设置在装置中向下的方向上的放电灯的灯泡的上部与下部之间温差的方法，所述装置除了放电灯还包括设置在放电灯下侧的IR截止滤光片。除了灯泡，放电灯还包括具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该反射面用于反射从灯泡发出的光并在向下的方向上发射该反射光。该方法包括通过IR截止滤光片在向朝着反射面外周的一方向上反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面在向前方向上发射的光中的红外线的步骤。
根据本发明的另一个实施例，提供一种减少设置在装置中向上的方向上的放电灯的灯泡的上部与下部之间温差的方法，所述装置除了放电灯还包括设置在放电灯上侧的IR截止滤光片。除了灯泡，放电灯还包括具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该反射面用于反射从灯泡发出的光并向上的方向发射该反射光。该方法包括通过IR截止滤光片向朝着反射面外周的方向反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面在向上方向上发射的光中的红外线的步骤。
根据本发明的另一个实施例，提供一种减少设置在装置中水平方向上的放电灯的灯泡的上部与下部之间温差的方法，所述装置除了放电灯还包括设置在放电灯前面的UV-IR截止滤光片。除了灯泡，放电灯还包括具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该反射面用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。该方法包括通过UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面向前方发射的光中的红外线的步骤。
根据本发明的另一个实施例，提供一种减少设置在装置中向下的方向上的放电灯的灯泡的上部与下部之间温差的方法，所述装置除了放电灯还包括设置在放电灯下侧的一UV-IR截止滤光片。除了灯泡，放电灯还包括具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该反射面用于反射从灯泡发出的光并在向下的方向发射该反射光。该方法包括通过UV-IR截止滤光片在向朝着反射面外周的一方向上反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面在向下方向上发射的光中的红外线的步骤。
根据本发明的另一个实施例，提供一种减少设置在装置中向上的方向上的放电灯的灯泡的上部与下部之间温差的方法，所述装置除了放电灯还包括设置在放电灯上侧的一UV-IR截止滤光片。除了灯泡，放电灯还包括具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该反射面用于反射从灯泡发出的光并在向上的方向上发射该反射光。该方法包括通过UV-IR截止滤光片在朝着反射面外周的方向上反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面在向上方方向上发射的光中的红外线的步骤。
根据本发明另一个实施例，提供一种光学单元，该光学单元包括设置在水平方向上的放电灯，其用于投影图像，以及设置在放电灯前方的IR截止滤光片。放电灯包括一灯泡，和具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该灯反射器用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。通过IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面向前方发射的光中的红外线。
根据本发明另一个实施例，提供一种光学单元，该光学单元包括设置在水平方向的放电灯，其用于投影图像，以及设置在放电灯前方的UV-IR截止滤光片。放电灯包括灯泡，和具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该灯反射器用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。通过UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、并且通过反射面和从反射面在向前方向上反射的光中的紫外线和红外线。
根据本发明的再一个实施例，提供一种包括光学单元的投影显示装置，该光学单元用于投影图像到显示屏上。该光学单元包括设置在水平方向的放电灯和设置在放电灯前面的IR截止滤光片。放电灯包括灯泡，和具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该灯反射器用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。通过IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面向前方发射的光中的红外线。
根据本发明的另一个实施例，提供一种包括光学单元的投影显示装置，该光学单元用于投影图像到显示屏上。该光学单元包括设置在水平方向的放电灯和设置在放电灯前面的UV-IR截止滤光片。放电灯包括灯泡和具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该灯反射器用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。通过UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面向前方发射的光中的红外线和紫外线。
根据本发明的另一个实施例，提供一种投影电视装置，该装置包括框架，联接在框架前面的背投型屏幕，设置在框架上的光学单元，用于投影电视图像，以及联接在框架上用于将从光学单元发出的电视图像投影光通量反射到背投型屏幕的背面的反射镜。该光学单元包括设置在水平方向的放电灯和设置在放电灯前面的IR截止滤光片。放电灯包括灯泡，和具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该灯反射器用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。通过IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面向前方发射的光中的红外线的步骤。
根据本发明的另一个实施例，提供一种投影电视装置，该装置包括框架，联接在框架前面的背投型屏幕，设置在框架上的光学单元，用于投影电视图像，以及联接在框架上用于将从光学单元发出的电视图像投影光通量反射到背投型屏幕的背面的反射镜。该光学单元包括设置在水平方向的放电灯和设置在放电灯前面的UV-IR截止滤光片。放电灯包括灯泡，和具有设置在灯泡周围的反射面的灯反射器，该灯反射器用于反射从灯泡发出的光并在向前方向上发射该反射光。通过UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着反射面反射包括在从灯泡发出的、通过反射面反射并从反射面向前方发射的光中的紫外线和红外线。
总之，通过IR截止滤光片或UV-IR截止滤光片反射从灯泡发出的、并反射在灯反射器的反射面的温度较高部分上的光，以便其照射到反射面温度较低部分或逸出至反射面外侧。因此，由IR截止滤光片或UV-IR截止滤光片反射的光不再返回反射面的温度较高部分，从而减少了灯泡上部与下部之间的温差。
本发明上述和其它目的、特征和优点将通过接下来的描述和所附权利要求、并结合附图变得明显，附图中相同的部分或元件用相同的参考标记表示。
图1是本发明应用其中的投影型显示装置的示意图；图2是用在图1的投影型显示装置中的放电灯的透视图；图3A是UV-IR截止滤光片和图1的投影型显示装置的放电灯的联接结构的截面图，图3B是图3A中所示的UV-IR截止滤光片的联接结构的透视图；图4A是涉及本发明实施例的放电灯和UV-IR截止滤光片的示意图，图4B是UV-IR截止滤光片的截面图；图5是在UV-IR截止滤光片21倾斜-4°时，上侧和下侧反射光通量的轨迹示意图；图6是相似图，但其是在UV-IR截止滤光片21倾斜4°时，上侧和下侧反射光通量的轨迹示意图；图7A、7B、7C是说明UV-IR截止滤光片的不同反转方法的示意图；图8A是本发明应用其中的另一个投影型显示装置的示意图，图8B是相似图，但是其是对图8A的投影型显示装置的变型；图9A是本发明应用其中的另一个投影型显示装置的示意图，图9B是相似图，但是其是对图9A的投影型显示装置的变型；图10A和10B分别是投影电视装置的前正视图和侧正视图；以及图11是现有投影仪构造的示意图。
具体实施例方式
第一实施例首先参照图1，其示出本发明应用其中的投影型显示装置。所述的投影型显示装置2包括壳体201，投影透镜90，以及位于壳体201内的用于投影图像的光学单元20。
光学单元20包括构成用作投影图像的光源的放电灯10，照明光学系统26，分色光学系统30，用作光调制部分(空间光调制元件)的各自为透射型液晶装置类型的三个液晶板60A、60B和60C，正交分色棱镜70和中继光学系统80。所提及的光学单元20中的部件位于光学单元20的罩211内。
放电灯10发出的光通量通过照明光学系统26引导至分色光学系统30和中继光学系统80，由此将其分为红(R)、绿(G)和蓝(B)三种光通量。
这三种颜色的光通量从分别显示相应的红(R)、绿(G)和蓝(B)三种颜色的图像信息的三个液晶板60A、60B和60C(空间光调制元件)透射，由此将其基于图像信息调制所述光通量。然后，由正交分色棱镜70将三种光通量合成为单一图像投影光通量，并且通过投影透镜90将图像投影光通量投影到屏幕上。需要注意的是，图像信息是从未示出的外部装置例如个人计算机通过结合于投影型显示装置2中的电路的提供给液晶板60A、60B和60C的。
更特别地，放电灯10设置成其光轴是水平取向的，并将照明光学系统26设置在放电灯10的前面。
照明光学系统26包括设置在第一光路10A上的UV-IR截止滤光片21和PS转换元件24。从放电灯10发出的光在通过UV-IR截止滤光片21和PS转换元件24之后，由反射镜341反射至分色光学系统30的第二光路10B。第一光路10A和第二光路10B彼此垂直相交。
分色光学系统30包括设置在第二光路10B上的分色镜301和设置在第二光路10B延长线上的分色镜302。
两个分色镜301和302这样设置，以使它们与第二光路10B和第二光路10B的延长线成45度角。
从照明光学系统26发出的光通量经由分色镜301反射，并通过反射镜344和聚光透镜351穿过液晶板60A，然后到达正交分色棱镜70。在下文中，将从分色镜301到反射镜344的光路称作第三光路10C，将从反射镜344到正交分色棱镜70的光路称作第四光路10D。在本实施例中，第二光路10B和第三光路10C彼此垂直相交，并且第三光路10C和第四光路10D也彼此垂直相交。
光通量穿过分色镜301的部分经由分色镜302反射，然后通过聚光透镜352穿过液晶板60B，并到达正交分色棱镜70。在下文中，将从分色镜301到分色镜302的光路称作第五光路10E，将从分色镜302到正交分色棱镜70的光路称作第六光路10F。在本实施例中，同轴设置第二光路10B和第五光路10E，并且第五光路10E和第六光路10F彼此垂直相交。
穿过分色镜301然后穿过分色镜302的光通量，依次通过构成中继光学系统80的中继镜381、反射镜342、另一个中继镜382和反射镜343，并进一步通过聚光透镜353穿过液晶板60C，然后到达正交分色棱镜70。在下文中，将从分色镜302到反射镜342的光路称作第七光路10G，将从反射镜342到反射镜343的光路称作第八光路10H。此外，在下文中，将从反射镜343到正交分色棱镜70的光路称作第九光路10I。在本实施例中，第七光路10G和第八光路10H彼此垂直相交，并且第八光路10H和第九光路10I也彼此垂直相交。
从正交棱镜70的输出面70A发出的光通量进入投影透镜90。从而，通过投影透镜90将彩色图像形成在屏幕上。
如图3A和3B中所示，UV-IR截止滤光片21以倾斜的方式设置在放电灯10前面的罩210的端部210A中。
如图2中所示，放电灯10包括灯罩101、灯反射器14、灯泡11和保护玻璃板15。
灯罩101在其前端具有矩形开口，并在灯罩101内部设置灯反射器14。在灯罩101和灯反射器14前面部分的上部和下部设置一对用来允许冷却空气通过的切除部分16A，并在每一个切除部分16A内设置保护网16B。
灯反射器14具有设置在其内表面上的、旋转对称抛物面形的反射面14A。
灯泡11具有一对以彼此相对的关系位于相应于在反射面14A的旋转对称轴上的旋转对称抛物面的焦点的位置上的放电电极12a和12b。
灯泡11这样设置，以便其后部延伸穿过灯罩101的后端。
设置保护玻璃板15以便于闭合灯罩101前端的开口。
因此，通过反射面14A将由放电电极12a和12b之间放电发射的光转变成平行光，并将其向前反射穿过保护玻璃板15。
现在，描述放电灯的联接。
参照图3A和3B，UV-IR截止滤光片21容纳其内的罩210的端部210A具有矩形框架形状的横截面，并且具有矩形框架形状横截面的罩侧面框架构件110联接在端部210A的基部末端。
同时，具有矩形框架形状横截面的灯侧面框架构件111联接于灯罩101的前部。灯侧面框架构件111插入罩侧面框架构件110的内部，并且通过螺钉将框架构件110和111相互固定。
从而，通过灯侧面框架构件111和罩侧面框架构件110由罩210支承放电灯10。
开口18和19设置在灯侧面框架构件111和罩侧面框架构件110的相对于上下切除部分16A的位置上，并且以与下侧开口18相对的方式设置风扇17。这样，通过风扇17经由下侧开口18和下侧切除部分16A将外部空气注入放电灯10来冷却灯泡11和灯反射器14。然后，通过上侧切除部分16A和上侧开口19将空气排出到放电灯10的外部。从而，灯泡11被冷却，并减少了灯泡上部与下部之间的温差。
需要注意的是，由于灯泡的上部和下部之间的平均温度的变化取决于空气的吹入量，所以控制设于风扇17上的电压可以使灯泡11的上部和下部之间的温差最小化。
现在，描述UV-IR截止滤光片21的联接。
在罩210的端部210A的内表面的下部形成有凹槽212，以便将UV-IR截止滤光片21的下端容纳在其中。同时，在端部210A的内表面的上部形成有斜面213，以便其能够与UV-IR截止滤光片21的上端接合。
这样设置UV-IR截止滤光片21，以便其下端容纳在凹槽212中，并通过片簧211将其上端保持到斜面213。片簧211装配到端部210A的顶壁上。
以向下倾斜的方式设置UV-IR截止滤光片21，以便UV-IR截止滤光片21的上部比UV-IR截止滤光片21的下部更靠近放电灯10，这样，在稍向下方向上朝着反射面14A反射包括在从灯泡11发出的并由反射面14A向前反射的光的反射光中的红外线和紫外线。
由于UV-IR截止滤光片21是以稍向下倾斜的方式设置，所以带来了本实施例的显著优点，详细的优点将描述如下。
参照附图4A和4B，设置在放电灯10前面的UV-IR截止滤光片21具有位于其光输入面上的用于截止经过反射的紫外线和红外线的UV-IR截止薄膜22。更进一步，UV-IR截止滤光片21具有施加到其光输出面上的用于抑制来自光学单元20的漫射光的反射的抗反射膜(AR film)23。
从灯泡11发出的光通过反射面14A转变成平行的光通量并到达UV-IR截止滤光片21。通过UV-IR截止薄膜22将包括在到达UV-IR截止滤光片21的入射光内的UV-IR光(紫外线和红外线)反射向反射面14A，由此将其再次反射。在这里，以在向下的方向(在下文中，将向下的方向称作-方向)上少量的倾斜的方式设置UV-IR截止滤光片21，以便UV-IR截止滤光片21的上部更靠近反射面14A的上部，或者以在向上的方向(在下文中，将向下的方向称作+方向)上倾斜的方式设置UV-IR截止滤光片21，以便UV-IR截止滤光片21的上部远离反射面14A的上部，这样通过UV-IR截止滤光片21反射的UV-IR光在稍向下的方向或在更向上的方向上到达反射面14A。从而，经由灯反射器14反射到达灯泡11的上部和下部的UV-IR光彼此具有不同的入射光量，并因此改变上部或下部的温度。
当灯泡11的上部和下部之间的温差为最小时，UV-IR截止滤光片21的倾角是最优选的，并且在该实施例中，倾角被设定为-4°。
进行下面的实验来证实UV-IR截止滤光片21的倾角改变时的效果。
实验1实验条件放电灯190w超高压汞灯灯反射器的气隙10mm×10mm施加到用于通过气隙吹入空气的风扇上的电压5.5v实验中，将垂直于UV-IR截止滤光片21光轴的角设为参考角(0°)，依次实施UV-IR截止滤光片21的倾角设置为1)4°、2)0°和3)-4°以及4)不用滤光片，并测量灯泡11的上部和下部的温度来确定灯泡11的上部和下部之间的温差。实验结果列在下面的表1中表1
根据上述的实验，通过这样设置UV-IR截止滤光片21得到由0°参考倾角倾斜-4°的倾角，灯泡11上部和下部之间的温差从30℃减少到0℃。
实验2实验条件放电灯150w超高压汞灯其他条件与实验1中的一样实验中，与上面实验1相似地依次实施UV-IR截止滤光片21的倾角设置为1)4°、2)0°和3)-4°以及4)不用滤光片来确定灯泡11的上部和下部之间的温差。因而，通过这样设置UV-IR截止滤光片21得到由0°参考倾角倾斜-4°，灯泡11上部和下部之间的温差从95℃减少到35℃。
从上述实验，已经成功地证实可以通过利用UV-IR截止滤光片21的反射光的UV-IR截止滤光片21的倾角来减少灯泡11的温差。
现在，说明灯泡11的上部和下部之间的温差根据UV-IR截止滤光片21的倾角而变化的原因。
从灯泡11发出、到达反射面14A的上部并经其向前反射的光，此时由UV-IR截止滤光片21反射并到达反射面14A的下部或者照射到反射面14A下面的外部，而不返回到反射面14A的上部。从而，与常规配置的反射面14A上部的温度相比时，反射面14A的上部温度变低，同时反射面14A下部的温度与常规配置的反射面14A的下部温度相比变高。
下面将给出更详细的说明。
在UV-IR截止滤光片是1)倾斜-4°和2)倾斜4°的条件下，设计照明光学系统并利用评估软件Odis Ver.70来执行来自UV-IR截止滤光片21的返回光线的光通量扫描。获得的光轨迹在图5和6中说明。
如图5中所示，UV-IR截止滤光片21倾斜-4°时，从灯泡11发出的经过反射面14A的上部和下部输出光通量a1和b1被-4°倾斜的UV-IR截止滤光片21反射并分别产生稍向下倾斜的滤光片反射光束a2和b2。滤光片反射的光束a2和b2进一步被反射面14A再次反射以分别产生反射器反射的光通量a3和b3。如图5中所示，反射器反射的光通量a3和b3被反射面14A进一步反射以产生反射器反射的光通量a4和b4，并各自向下出射。因此，认为灯泡11的下部被加热而灯泡11上部的温度并不保持不变，从而，灯泡11的上部和下部之间的温差减少。
相反，如图6中所示，UV-IR截止滤光片21倾斜4°时，从灯泡11发出的经过反射面14A的上部和下部输出光通量a1和b1被4°倾斜的UV-IR截止滤光片21反射并分别产生倾斜滤光片反射的更向上的光束a2和b2。滤光片反射的光束a2和b2进一步被反射面14A再次反射以分别产生反射器反射的光通量a3和b3。如图6中所示，反射器反射的光通量a3和b3被反射面14A进一步反射以产生反射器反射的光通量a4和b4，并各自向上逸出。因此，人们认为，灯泡11的上部升温，从而增加灯泡11的上部和下部之间的温差。
因此，根据本实施例，仅通过以倾斜方式设置UV-IR截止滤光片而不需要任何专门的装置就可以降低灯泡上部和下部之间的温差，从而，可以延长放电灯的寿命。
投影型显示装置可以用于包括用作固设装置和用作悬挂装置的两种应用方式。当与其中投影型显示装置用作如图7A所示的固设装置的情况相比，投影型显示装置用作如图7B或7C所示的悬挂装置时，灯泡的上部A和下部B垂直反转，并且，也需要反转UV-IR截止滤光片21的倾角。作为用来反转UV-IR截止滤光片21的倾角的机构，如图7B中所示，旋转机构可设置成围绕位于UV-IR截止滤光片21的左右端面上的枢轴21P旋转。可选择地，可设置如图7C中所示的将UV-IR截止滤光片21上下端中的一端绕另一端移动的位移机构。
第二实施例现在，描述根据本发明的第二实施例。
图8A所示的是根据第二实施例的投影型显示装置的一部分。
第二实施例除了放电灯10是向下指向以及反射镜401A设置在放电灯10和PS转换元件24之间之外，其它与第一实施例是相似的。
放电灯10设置在向下的方向上，UV-IR截止滤光片21A设置在放电灯10的下面。
放电灯10具有与第一实施例中的相似的构造。因此，从灯泡11发出的光被反射面14A转换并作为平行光向下反射，并被引向UV-IR截止滤光片21A。通过UV-IR截止滤光片21A的光被反射镜401A反射，并被引向PS转换元件24。
在本实施例中，形成UV-IR截止滤光片21A，尤其是UV-IR截止薄膜22，以使其具有如图8A中所示的向上凸起的曲面。
在第二实施例中，从放电极12a和12b发出的导向反射面14A并经由其向下反射的光此时被UV-IR截止滤光片21A凸起的曲面向反射面14A的外周反射。
因此，经由UV-IR截止滤光片21A反射的反射光并不返回反射面14A的上部而到达反射面14A的下部。所以，与常规配置相比，反射面14A上部的温度降低，并且可以减少灯泡上部和下部之间的温差，从而可以延长放电灯的寿命。
图8B所示的是第二实施例的变型。
参照图8B，在该变型中，UV-IR截止滤光片21B，尤其是UV-IR截止薄膜22，例如，由向下凸起的曲面形成。
在该变型中，从放电极12a和12b发出的到达反射面14A并经由其反射的光被UV-IR截止滤光片21B凸起的曲面向反射面14A的外周反射。
因此，经由UV-IR截止滤光片21B反射的反射光到达反射面14A的下部而不返回到反射面14A的上部。所以，与常规配置相比，反射面14A上部的温度降低，并且可以减少灯泡上部和下部之间的温差，从而可以延长放电灯的寿命。
需要注意的是，将第二实施例变型成UV-IR截止滤光片21A以向上凸起的锥形表面形式取代图8A中所示的向上凸起的曲面或UV-IR截止滤光片21B以向下凸起的锥形表面形式取代图8B中所示的向下凸起的曲面，也可显示出相似的效果。
第三实施例图9A所示的是根据本发明第三实施例的投影型显示装置的一部分。
第三实施例除了放电灯10是向上指向和反射镜401B设置在放电灯10和PS转换元件24之间之外，其它与第一实施例是相似的。
放电灯10设置在向上的方向上，UV-IR截止滤光片21D设置在放电灯10的上面。
放电灯10具有与第一实施例中的相似的构造。因此，从灯泡11发出的光被反射面14A转换并作为平行光向上反射，并被引向UV-IR截止滤光片21D。通过UV-IR截止滤光片21D的光被反射镜401B反射，并被引向PS转换元件24。
在本实施例中，形成UV-IR截止滤光片21D，尤其是UV-IR截止薄膜22，以使其具有如图9A中所示的向下凸起的曲面。在这种情况下，优选UV-IR截止滤光片21D的曲面的斜面具有比第二实施例中的UV-IR截止滤光片21A的曲面的斜面更陡的斜率。
在第三实施例中，从放电极12a和12b发出的导向反射面14A并经由其向上反射的光被UV-IR截止滤光片21D向反射面14A的外周反射。同时，从反射面14A的上部反射的光被UV-IR截止滤光片21D凸起的曲面反射以逸出至灯反射器14的外部而不返回到反射面14A的上部。
因此，与常规配置相比，反射面14A的上部温度降低，并且可以减少灯泡上部和下部之间的温差，此外，与第一实施例中相似，可以延长放电灯的寿命。
图9B所示的是第三实施例的变型。
参照图9B，在该变型中，UV-IR截止滤光片21E，尤其是UV-IR截止薄膜22，例如，由向上凸起的曲面形成。在这种情况下，优选UV-IR截止滤光片21E的曲面的斜面具有比第二实施例中的UV-IR截止滤光片21B的曲面的斜面更陡的斜率。
在该变型中，从放电极12a和12b发出的到达反射面14A并经由其反射的光被UV-IR截止滤光片21E凸起的曲面向反射面14A的外周反射。从而，从反射面14A上部反射的光被反射以使其逸出至灯反射器14的外部。
因此，与常规配置相比，反射面14A上部的温度降低，并且可以减少灯泡上部和下部之间的温差，从而可以延长放电灯的寿命。
需要注意的是，将第三实施例变型成UV-IR截止滤光片21D以向下凸起的锥形表面形式取代图9A中所示的向下凸起的曲面或UV-IR截止滤光片21E以向上凸起的锥形表面形式取代图9B中所示的向上凸起的曲面，也可显示出相似的效果。
上文中所描述的第一到第三实施例中的光学单元也可以应用到例如图10A和10B中所示的投影电视装置500中。
下面，将描述投影电视装置500。
参照图10A和10B，投影电视装置500包括位于其内部的框架、用于电视图像投影的光学单元510、反射镜(未示出)以及背投型屏幕550。
投影电视装置500还包括图像信息产生电路，其将收到的电视信号解码为图像信号和声音信号，执行对于图像信号必要的信号处理以产生红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色的图像信息并将图像信号供给光学单元510。
光学单元510构造成相似于第一实施例中的投影型显示装置2，并且当图像信息供给对应于红(R)、绿(G)和蓝(B)的液晶面板时，发出电视图像投影光通量。
反射镜设置在位于背投型屏幕550背面的光学单元510的上面，并将从光学单元510发出的电视图像投影光通量反射至背投型屏幕550的背面。通过将由反射镜反射的电视图像投影光通量投影至背面，背投型屏幕550在前面显示电视图像。
背投型屏幕550由例如设置在图像源侧的菲涅耳透镜和设置在菲涅耳透镜下一级的透镜状屏幕(lenticular screen)形成。可以另外设置另一个屏幕以减少由外部光导致的对比度下降并保护透镜状屏幕。
本发明也可以适用于与具有上述构造的投影电视装置500的光学单元的放电灯成相对方式设置的IR滤光片或UV-IR滤光片。
需要注意的是，虽然在上述实施例中，UV-IR截止滤光片21以与灯泡11相对的方式设置，但是，在同样利用IR截止滤光片取代UV-IR截止滤光片21的场合，通过IR截止滤光片反射从灯泡发出的并反射于反射面的相对高温部分以便向反射面相对低温部分照射红外光(红外线)或引导红外光逸出至反射面外部的光，也可自然地减少灯泡上部和下部之间的温差。
进一步，虽然，在上述实施例中，由透射型液晶装置构成的液晶面板被用作基于光学单元中的图像信息调制光通量的光调制部件(空间光调制元件)，但是，这种空间光调制元件可以是任何基于图像信息调制光通量的元件。因此，例如，可以利用由反射型液晶装置构成的液晶面板，或者可以利用被称为DMD(数字微镜装置)，即包括对应单个像素来反射光通量的非常小的反射镜的元件。需要注意的是，DMD广泛地用于投影型显示装置和DLP(数字光处理)系统的背投电视装置中。
进一步，在本发明中，水平方向设置的放电灯并不限于仅取向在严格的水平方向上，还可自然地包括以相对水平方向略向上或向下的方式倾斜的放电灯。
虽然，已经利用特殊的条件描述了本发明的优选实施例，但是，这种描述只是为了说明的目的，可以理解的是，在不脱离随后的权利要求的精神或范围的前提下，其可以作出改变和变化。
权利要求
1.一种减少在水平方向上设置在一装置中的放电灯的灯泡的上部和下部之间的温差的方法，除了所述放电灯之外，所述装置还包括设置在所述放电灯前面的IR截止滤光片，除了所述灯泡之外，所述放电灯还包括，具有设置在所述灯泡周围以用于反射从所述灯泡发出的光并且在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，所述方法包括以下步骤通过所述IR截止滤光片在稍向下的方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、由所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的红外线。
2.根据权利要求1的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述IR截止滤光片设置成使其在一平面上延伸，并以倾斜的方式设置，以便其上部比其下部更接近于所述放电灯。
3.根据权利要求1的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述反射面由旋转对称抛物面构成，所述灯泡具有用于发光的放电电极，所述电极设置在所述旋转对称抛物面的旋转对称轴的一焦点上。
4.根据权利要求1的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述灯反射器具有形成在其中的用于允许冷却空气进入以便通过冷却空气冷却所述灯泡的一切除部分。
5.一种减少在向下方向上设置在一装置中的放电灯的灯泡的上部和下部之间的温差的方法，除了所述放电灯之外，所述装置还包括，设置在所述放电灯下侧的IR截止滤光片，除了所述灯泡之外，所述放电灯还包括，具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向下方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，所述方法包括以下步骤通过所述IR截止滤光片在朝着所述反射面的外周的一方向上反射包括在从所述灯泡发出的、由所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的红外线。
6.根据权利要求5的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述IR截止滤光片的所述反射面形成为在向下的方向或向上的方向上凸起的曲面或锥形面。
7.根据权利要求5的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述反射面由旋转对称抛物面构成，并且所述灯泡具有用于发光的放电电极，所述电极设置在所述旋转对称抛物面的旋转对称轴的一焦点上。
8.根据权利要求5的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述灯反射器具有形成在其中的用于允许冷却空气进入以便通过冷却空气冷却所述灯泡的一切除部分。
9.一种减少在向上方向上设置在一装置中的放电灯的灯泡的上部和下部之间的温差的方法，除了所述放电灯之外，所述装置还包括，设置在所述放电灯上侧的IR截止滤光片，除了所述灯泡之外，所述放电灯还包括，具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向上方向上发射该反射光的反射面的灯反射器，所述方法包括以下步骤通过所述IR截止滤光片在朝着所述反射面的外周的一方向上反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向上的方向上发射的光中的红外线。
10.根据权利要求9的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述IR截止滤光片的所述反射面形成为在向下的方向或向上的方向上凸起的曲面或锥形面。
11.根据权利要求9的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述反射面由旋转对称抛物面构成，并且所述灯泡具有用于发光的放电电极，所述电极设置在所述旋转对称抛物面的旋转对称轴的一焦点上。
12.根据权利要求9的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述灯反射器具有形成在其中的用于允许冷却空气进入以便通过冷却空气冷却所述灯泡的一切除部分。
13.一种减少在水平方向上设置在一装置中的放电灯的灯泡的上部和下部之间的温差的方法，除了所述放电灯之外，所述装置还包括，设置在所述放电灯前面的一UV-IR截止滤光片，除了所述灯泡之外，所述放电灯还包括，具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，所述方法包括以下步骤通过所述UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的红外线。
14.根据权利要求13的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述的IR截止滤光片设置成使其在一平面上延伸，并以倾斜的方式设置，以便其上部比其下部更接近于所述放电灯。
15.根据权利要求13的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述反射面由旋转对称抛物面构成，所述灯泡具有用于发光的电极，所述电极设置在所述旋转对称抛物面的旋转对称轴的一焦点上。
16.根据权利要求13的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述灯反射器具有形成在其中的用于允许冷却空气进入以便通过冷却空气冷却所述灯泡的一切除部分。
17.一种减少在向下方向上设置在一装置中的放电灯的灯泡的上部和下部之间的温差的方法，除了所述放电灯之外，所述装置还包括，设置在所述放电灯下侧的一UV-IR截止滤光片，除了所述灯泡之外，所述放电灯还包括，具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并向下发射该反射光的一反射面的一灯反射器，所述方法包括以下步骤通过所述UV-IR截止滤光片在朝着所述反射面的外周的一方向上反射包括在从所述灯泡发出的光中、通过所述反射面反射且从所述反射面在向下的方向上发射的红外线。
18.根据权利要求17的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述UV-IR截止滤光片的所述反射面形成为向下的方向或向上的方向凸起的曲面或锥形面。
19.根据权利要求17的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述反射面由旋转对称抛物面构成，并且所述灯泡具有用于发光的放电电极，所述电极设置在所述旋转对称抛物面的旋转对称轴的一焦点上。
20.根据权利要求17的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述灯反射器具有形成在其中的用于允许冷却空气进入以便通过冷却空气冷却所述灯泡的一切除部分。
21.一种减少在向上方向上设置在一装置中的放电灯的灯泡的上部和下部之间的温差的方法，除了所述放电灯之外，所述装置还包括，设置在所述放电灯上侧的一UV-IR截止滤光片，除了所述灯泡之外，所述放电灯还包括，具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向上方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，所述方法包括通过所述UV-IR截止滤光片在朝着所述反射面的外周的一方向上反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向上的方向上发射的光中的红外线。
22.根据权利要求21的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述IR截止滤光片的所述反射面形成为向下的方向或向上的方向凸起的曲面或锥形面。
23.根据权利要求21的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述反射面由旋转对称抛物面构成，并且所述灯泡具有用于发光的放电电极，所述电极设置在所述旋转对称抛物面的旋转对称轴的一焦点上。
24.根据权利要求21的减少灯泡的上部和下部之间的温差的方法，其中，所述灯反射器具有形成在其中的用于允许冷却空气进入以便通过冷却空气冷却所述灯泡的一切除部分。
25.一种光学单元，包括设置在水平方向上的用于投影图像的一放电灯；以及设置在所述放电灯前面的一IR截止滤光片，所述放电灯包括一灯泡和具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，其中，通过所述IR截止滤光片在稍向下方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向前方上发射的光中的红外线。
26.一种光学单元，包括设置在水平方向上用于投影图像的一放电灯；以及设置在所述放电灯前面的一UV-IR截止滤光片，所述放电灯包括一灯泡和具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，其中，通过所述UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的紫外线和红外线。
27.一种投影型显示装置，包括用于投影图像到屏幕上的一光学单元，所述光学单元包括设置在水平方向上的一放电灯和设置在所述放电灯前面的一IR截止滤光片，所述放电灯包括一灯泡和具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，其中，通过所述IR截止滤光片在稍向下方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的红外线。
28.一种投影型显示装置，包括用于投影图像到屏幕上的一光学单元，所述光学单元包括设置在水平方向上的一放电灯和设置在所述放电灯前面的一UV-IR截止滤光片，所述放电灯包括一灯泡，和具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，其中，通过所述UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的紫外线和红外线。
29.一种投影电视装置，包括一框架；联接于在所述框架的前面的一背投型屏幕；设置在所述框架上用于投影电视图像的一光学单元；以及联接在所述框架上的一反射镜，其用于将从所述光学单元发出的电视图像投影光通量反射到所述背投型屏幕的背面，所述光学单元包括设置在水平方向上的一放电灯和设置在所述放电灯前面的一IR截止滤光片，所述放电灯包括一灯泡，和具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，其中，通过所述IR截止滤光片在稍向下方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的红外线。
30.一种投影电视装置，包括一框架；联接在所述框架前面的一背投型屏幕；设置在所述框架上的一光学单元，其用于投影电视图像；以及联接在所述框架上的反射镜，其用于将从所述光学单元发出的电视图像投影光通量反射到所述背投型屏幕的背面，所述光学单元包括设置在水平方向上的一放电灯和设置在所述放电灯前面的一UV-IR截止滤光片，所述放电灯包括一灯泡，和具有设置在所述灯泡周围的用于反射从所述灯泡发出的光、并在向前方向上发射该反射光的一反射面的一灯反射器，其中，通过所述UV-IR截止滤光片在稍向下方向上朝着所述反射面反射包括在从所述灯泡发出的、通过所述反射面反射且从所述反射面在向前方向上发射的光中的紫外线和红外线。
全文摘要
本发明公开一种最小化光学单元中灯泡的上部和下部之间的温差的方法和装置。以向下倾斜的方式设置UV－IR截止滤光片以便其上部比其下部更靠近放电灯，从而包括在从灯泡发出的并且从反射面的上部向前反射的光中的红外线和紫外线被反射向反射面的下部。由于来自UV－IR截止滤光片的反射光被照射在反射面的下部，所以减少了灯泡的上部和下部之间的温差。
文档编号G02F1/13GK1716085SQ20051008785
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年6月30日
发明者宇野直子, 长谷川洋, 大村幸生 申请人:索尼株式会社