CN115061333A - 一种液晶投影机的光学结构以及液晶投影机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶投影机的光学结构，包括：底板，与水平面形成夹角R，R＞0；液晶屏，形成物象；透镜，将物象放大投影至实际成像面上；其中，所述透镜垂直设置于所述底板上，所述实际成像面与所述水平面相垂直，所述液晶屏与所述底板的夹角记为T，满足关系式：T≠90°。通过将液晶屏相对透镜倾斜设置，使得实际成像面上最清晰的点向最佳位置移动，从而在实际物象面与实际成像面不平行的情况下，获得比现有技术中更清晰的成像。

Description

一种液晶投影机的光学结构以及液晶投影机

技术领域

本发明涉及投影仪的技术领域，尤其涉及一种液晶投影机的光学结构以及液晶投影机。

背景技术

液晶投影机是一种利用光学元件将液晶显示屏放大，并将其投影到幕布上的光学仪器，广泛应用于大尺寸显示领域。液晶投影机的光学结构包括形成物象的液晶屏，以及将液晶屏上的物象放到投影到成像面(例如布幕或墙壁)上的透镜。理论上，当液晶屏与成像面相平行时，物象能够在成像面上形成最清晰的投影，然而，在实际应用场景中，液晶投影机并非总能凌空设置，更多是设置在与墙面垂直的桌面上，需要将液晶投影机的前端抬高，以便于在墙壁上成像，导致液晶屏与成像面相对倾斜设置，并且倾斜的角度是根据实际场景灵活调节的，造成液晶屏与成像面不平行，无法在成像面形成最清晰的投影。因此，有必要提供一种液晶投影机的光学结构，以改善投影不清晰的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学结构，以改善投影不清晰的问题。

根据本发明的一方面，提供一种液晶投影机的光学结构，所述光学结构安装于液晶投影机的底板上，所述底板与水平面形成夹角R，R＞0；所述光学结构包括：

液晶屏，形成物象；

透镜，将物象放大投影至实际成像面上；

其中，所述透镜垂直设置于所述底板上，所述实际成像面与所述水平面相垂直，所述液晶屏与所述底板的夹角记为T，满足关系式：

T≠90°。

更优地，所述液晶投影机还包括：

壳体，所述底板设置于所述壳体的底面；所述液晶屏位于所述透镜背离所述实际成像面的一侧。

更优地，所述壳体包括：

顶板，所述顶板位于所述壳体的顶面，且所述顶板与所述底板正对设置，所述透镜与所述液晶屏位于所述壳体内，且所述透镜与所述液晶屏位于所述顶板与所述底板之间。

更优地，将所述液晶屏处于原始位置时对应的物象面记为第一物象面；将所述液晶屏向远离所述实际成像面方向移动后对应的物象面记为第二物象面；所述第一物象面通过所述透镜后对应的理论成像面记为第一成像面，所述第二物象面通过所述透镜后对应的理论成像面记为第二成像面；

其中，第一物象面平行于第一成像面，第二物象面平行于第二成像面。

更优地，所述第一物象面位于所述第二物象面靠近所述透镜的一侧，第一成像面位于第二成像面远离透镜的一侧。

更优地，将所述第一物象面最上端的点记为第一物象点，所述第一物象面最下端的点记为第二物象点，所述第二物象面上最上端的点记为第三物象点，所述第二物象面上最下端的点记为第四物象点；

所述第一物象面最上端所述第一物象点在通过透镜后在所述第一成像面获得一处于所述第一成像面最下端的第一成像点，所述第一物象面最下端的所述第二物象点在通过所述透镜后在所述第一成像面上获得一处于所述第一成像面最上端的所述第二成像点；所述第二物象面最上端的所述第三物象点在通过所述透镜后在所述第二成像面上获得一处于所述第二成像面最下端的第三成像点，所述第二物象面最下端的所述第四物象点在通过所述透镜后在所述第二成像面上获得一处于所述第二成像面最上端的第四成像点；

令所述第一成像面与所述实际成像面相交于所述第二成像点，所述第二成像面与所述实际成像面相交于所述第三成像点，倾斜所述液晶屏，使所述液晶屏同时通过所述第二物象点与所述第三物象点。

更优地，所述实际成像面为幕布或墙壁，所述第二成像点和所述第三成像点位于所述幕布或墙壁上。

更优地，满足关系式：45°＜T＜90°。

更优地，将所述透镜的焦点与实际成像面之间的距离记为D1，所述透镜的焦点与所述液晶屏的中点之间的距离记为D2，满足关系式：

1.0m≤D1≤5.0m；

0.05mm≤D2≤10mm。

一种液晶投影机，包括所述的液晶投影机的光学结构。

本发明具有如下有益效果：

通过将液晶屏相对透镜倾斜设置，使得实际成像面上最清晰的点向最佳位置移动，从而在实际物象面与实际成像面不平行的情况下，获得比现有技术中更清晰的成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施方式所述的液晶投影机放置于桌面上的应用场景示意图；

图2为本发明一实施方式所述的液晶投影机的光路原理示意图；

图3为本发明一实施方式所述的液晶投影机投影在墙壁上的原理示意图；

图4为现有技术中液晶投影机投影在墙壁上的原理示意图；

图5为将现有技术中的液晶屏向后平移获得一清晰成像的原理示意图；

附图标号说明：100、液晶投影机；200、壳体；300、桌面；10、底板；20、液晶屏；30、透镜；L1、实际成像面；40、顶板；a1、第一物象点；b1、第二物象点；a2、第三物象点；b2、第四物象点；A1、第一成像点；B1、第二成像点；A2、第三成像点；B2、第四成像点；L4、第一物象面；L5、第二物象面；L2、第一成像面；L3、第二成像面；O、焦点。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施方式。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1-图5，本发明一实施方式提供了一种液晶投影机的光学结构，该光学结构应用于液晶投影机100内，该液晶投影机100包括：光学结构、固定该光学结构的壳体200，以及电源、电路板等其他投影机内的常规电器元件，本实施方式着重阐述液晶投影机100的光学结构的改进，对电源、电路板等其他投影机内的常规电器元件不作展开。

其中，液晶投影机100的光学结构主要由透镜30和液晶屏20组成。

具体地，液晶投影机100的光学结构通过透镜30，将液晶屏20上的物象放大投影至幕布或墙壁上。具体地，在一应用场景中，液晶投影机100放置于一水平的桌面300上，并将物象投影至正前方的墙壁上，墙壁可以理解为实际成像面L1，液晶屏20相当于实际物象面，理论上，当实际物象面与实际成像面L1相平行时，实际物象面上的物象能够在实际成像面L1上形成最清晰的投影，但实际上，例如本应用场景中，液晶投影机100放置于桌面300上，为了在墙壁上合适的位置投影出像，必须将液晶投影机100的前端抬起一角度，以获得合适的视角。并且，在不同的应用场景中，液晶投影机100与墙面之间的距离不同，桌面300相对地面的高度不同，导致液晶投影机100的前端需要抬起的角度也不同，造成实际投影过程中，实际物象面与实际成像面L1不平行。

具体地，所述液晶投影机100还包括：壳体200。所述底板10设置于所述壳体200的底面；底面指的是，当壳体200水平放置于桌面300时，壳体200上与桌面300相接触且平行的面。所述液晶屏20位于所述透镜30背离所述实际成像面L1的一侧。

具体地，所述壳体200包括：顶板40。所述顶板40位于所述壳体200的顶面，顶面指的是，当壳体200水平放置于桌面300时，壳体200位于底面远离桌面300一端，并与桌面300相平行的面。所述顶板40与所述底板10正对设置，所述透镜30与所述液晶屏20位于所述壳体200内，且所述透镜30与所述液晶屏20位于所述顶板40与所述底板10之间。

具体地，底板10与水平面形成夹角R，R＞0；可以理解的是，底板10与水平面形成夹角R是一个随着应用场景不同而自由选择的变量。液晶屏20用于形成物象，相当于实际物象面；透镜30将液晶屏20上的物象放大并投影至实际成像面L1上；需要注意的是，物象经透镜30投影，可以简化为以透镜30的焦点0作中心对称。

其中，所述透镜30垂直设置于所述底板10上，所述实际成像面L1与所述水平面相垂直，所述液晶屏20与所述底板10的夹角记为T，满足关系式：

T≠90°。

当满足上述关系式，相当于将现有技术中，原本与透镜30相平行的液晶屏20倾斜了一角度。其中，与透镜30相平行指的是：与透镜30的焦平面相平行。

具体地，当投影仪抬升一定仰角R，且液晶屏20处于原始位置时，将液晶屏20对应的物象面记为第一物象面L4，将液晶屏20向远离屏幕方向一定距离后，液晶屏20对应的物象面记为第二物象面L5，将第一物象面L4上最上端的点记为第一物象点a1，将第一物象面L4上最下端的点记为第二物象点b1，将第二物象面L5上最上端的点记为第三物象点a2，将第二物象面L5上最下端的点记为第四物象点b2。相应地，将第一物象面L4通过透镜30后对应的理论成像面记为第一成像面L2，将第二物象面L5通过透镜30后对应的理论成像面记为第二成像面L3。

对应地，第一物象面L4最上端的第一物象点a1在通过透镜30后在第一成像面L2上获得一处于第一成像面L2最下端的第一成像点A1，第一物象面L4最下端的第二物象点b1在通过透镜30后在第一成像面L2上获得一处于第一成像面L2最上端的第二成像点B1。第二物象面L5最上端的第三物象点a2在通过透镜30后在第二成像面L3上获得一处于第二成像面L3最下端的第三成像点A2，第二物象面L5最下端的第四物象点b2在通过透镜30后在第二成像面L3上获得一处于第二成像面L3最上端的第四成像点B2。

具体地，第一物象面L4位于第二物象面L5靠近透镜30的一侧，第一成像面L2位于第二成像面L3远离透镜30的一侧。

具体地，第一物象面L4平行于第一成像面L2，第二物象面L5平行于第二成像面L3。具体地，参见图4，在现有技术中，液晶屏20与透镜30相平行，物象投影于实际成像面L1上。当液晶屏20位于原始位置时，液晶屏20的第二物象点b1对应实际成像面L1的最上端第二成像点B1，即理论上的第一成像面L2与实际成像面L1的相交位置形成最清晰的像。

进一步地，参见图5，向后调节液晶屏20的位置，即沿远离墙壁的方向移动，则液晶屏20的第三物象点a2对应实际成像面L1最下端的第三成像点A2，即理论上的第二成像面L3与实际成像面L1相交位置获得另一最清晰的像。

可以理解的是，如果液晶屏20平行于透镜30，无论如何移动，有且仅能在实际成像面L1与理论成像面的相交位置获得最清晰的像，该相交的位置，既可以对应物象最上端的点，也可以对应物象最下端的点，同样可以对应物象中间的点。

本实施方式中，通过将原本与透镜30相平行的液晶屏20倾斜了一角度，使液晶屏20处于同时经过图2中的第三物象点a2以及第二物象点b1，从而获得相对现有技术而言更清晰的像。

在一实施方式中，为了获得更清晰的像，满足关系式：

45°＜T＜90°，当满足上述关系式时，液晶投影机100适用于大部分的应用场景，并且能够获得比现有技术更清晰的成像。

在一实施方式中，为了获得更清晰的像，将所述透镜30的焦点0与实际成像面L1之间的距离记为D1，所述透镜30的焦点0与所述液晶屏20的中点之间的距离记为D2，满足关系式：

1.0m≤D1≤5.0m；

0.05mm≤D2≤20mm。

当满足上述关系式时，液晶投影机100适用于绝大部分的应用场景，并且能够获得比现有技术更清晰的成像。

本发明一实施方式还提供了一种液晶投影机100，该液晶投影机100包括了上述的光学结构。

借此，通过将液晶屏20相对透镜30倾斜设置，使得实际成像面L1上最清晰的点向最佳位置移动，从而在实际物象面与实际成像面L1不平行的情况下，获得比现有技术中更清晰的成像。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液晶投影机的光学结构，其特征在于，所述光学结构安装于液晶投影机的底板上，所述底板与水平面形成夹角R，R＞0；所述光学结构包括：

液晶屏，形成物象；

透镜，将物象放大投影至实际成像面上；

其中，所述透镜垂直设置于所述底板上，所述实际成像面与所述水平面相垂直，所述液晶屏与所述底板的夹角记为T，满足关系式：

T≠90°。

2.根据权利要求1所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，所述液晶投影机还包括：

壳体，所述底板设置于所述壳体的底面；所述液晶屏位于所述透镜背离所述实际成像面的一侧。

3.根据权利要求2所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，所述壳体包括：

顶板，所述顶板位于所述壳体的顶面，且所述顶板与所述底板正对设置，所述透镜与所述液晶屏位于所述壳体内，且所述透镜与所述液晶屏位于所述顶板与所述底板之间。

4.根据权利要求3所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，

将所述液晶屏处于原始位置时对应的物象面记为第一物象面；将所述液晶屏向远离所述实际成像面方向移动后对应的物象面记为第二物象面；所述第一物象面通过所述透镜后对应的理论成像面记为第一成像面，所述第二物象面通过所述透镜后对应的理论成像面记为第二成像面；

其中，第一物象面平行于第一成像面，第二物象面平行于第二成像面。

5.根据权利要求4所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，所述第一物象面位于所述第二物象面靠近所述透镜的一侧，第一成像面位于第二成像面远离透镜的一侧。

6.根据权利要求4所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，将所述第一物象面最上端的点记为第一物象点，所述第一物象面最下端的点记为第二物象点，所述第二物象面上最上端的点记为第三物象点，所述第二物象面上最下端的点记为第四物象点；

所述第一物象面最上端所述第一物象点在通过透镜后在所述第一成像面获得一处于所述第一成像面最下端的第一成像点，所述第一物象面最下端的所述第二物象点在通过所述透镜后在所述第一成像面上获得一处于所述第一成像面最上端的所述第二成像点；所述第二物象面最上端的所述第三物象点在通过所述透镜后在所述第二成像面上获得一处于所述第二成像面最下端的第三成像点，所述第二物象面最下端的所述第四物象点在通过所述透镜后在所述第二成像面上获得一处于所述第二成像面最上端的第四成像点；

令所述第一成像面与所述实际成像面相交于所述第二成像点，所述第二成像面与所述实际成像面相交于所述第三成像点，倾斜所述液晶屏，使所述液晶屏同时通过所述第二物象点与所述第三物象点。

7.根据权利要求6所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，所述实际成像面为幕布或墙壁，所述第二成像点和所述第三成像点位于所述幕布或墙壁上。

8.根据权利要求1所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，满足关系式：45°＜T＜90°。

9.根据权利要求1所述的液晶投影机的光学结构，其特征在于，将所述透镜的焦点与实际成像面之间的距离记为D1，所述透镜的焦点与所述液晶屏的中点之间的距离记为D2，满足关系式：

1.0m≤D1≤5.0m；

0.05mm≤D2≤10mm。

10.一种液晶投影机，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的液晶投影机的光学结构。

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