CN1898598A - 投影*** - Google Patents

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Abstract

提供一种投影***。该投影***包括：光源；滤色器，将从光源发出的光分为彩色光；光路转换器，转换已经穿过滤色器的彩色光的路径；透镜，具有正折射力，用于会聚来自光路转换器的光；显示装置，响应于输入信号来处理已经穿过所述透镜的光，并且形成彩色图像；和投影透镜单元，将彩色图像放大并将其投射到屏幕上。

Description

投影***
                        技术领域
本发明涉及一种投影***，更具体地讲，涉及一种小型化的投影***，该投影***具有提高的聚光效率和光照均匀性。
                        背景技术
投影***取决于该投影***所包含的显示装置的数量主要被分为三面板投影***和单面板投影***。显示装置对从作为高功率灯的光源发出的光以像素为单位执行通断控制，以形成彩色图像，所述光源是的。与三面板投影***相比，在单面板投影***中，光学***的结构可被简化，但是使用顺序方法将白光分为红(R)、绿(G)和蓝(B)色。因此，单面板投影***的光电效率(photoefficiency)降低到三面板投影***的光电效率的1/3。因此，已经作出了增加单面板投影***的光电效率的努力。
在传统的单面板投影***中，使用滤色器将从白光源照射的光束分为R、G和B颜色光束，诸如R、G和B颜色，并且将每一颜色光束顺序地传送到显示装置。显示装置按照这些颜色的次序进行操作，以形成图像。
显示装置包括液晶显示器(LCD)和可变形反射镜装置(DMD)。
DMD具有优良的抗热性、高分辨率和低成本等优点。但是，为了使用DMD，光束应当几乎垂直地入射在DMD上。由于这种限制，这种***中的光学装置的数量增加，亮度因此降低。
为了解决这些问题，已经作出了减少这种***中的光学装置的数量的努力。
第6,129,437号美国专利公开了一种传统的图像显示设备，图1是该专利中所公开的这种图像显示设备的结构框图。
参照图1，该传统的图像显示设备包括：白光源50，具有灯弧51和椭圆镜52；滤色器53，根据每种颜色来分离从白光源50发出的光；聚光透镜1，已经穿过滤色器53的光穿过该聚光透镜1；反射镜2，反射已经穿过聚光透镜1的光；显示装置56，响应于输入图像信号来调制被反射镜2反射的光，以形成彩色图像；和投影透镜单元57，包括第一至第四透镜571、572、573和574，用于将彩色图像放大并将其投射到屏幕58上。这里，标号60表示玻璃杆或复眼积分器。
                         发明内容
                         技术问题
反射镜2是具有凹面形状的单个反射镜，其被布置在除了由光学装置56至58限定的光路之外的光路上。另外，反射镜2被布置为相对于由聚光透镜1和白光源50限定的光轴偏心。
在上述结构中，反射镜2用于将从光源50发出的光引导至显示装置56。但是，由于凹面镜必须会聚高度发散的光束，所以降低了光电效率和光照均匀性。
                        技术解决方案
本发明提供了一种具有反射镜和透镜的投影***，在该投影***中，可容易地使光束以期望的角度入射在显示装置上，并且提高了聚光效率和光照均匀性。
与本发明的一方面一致，提供一种投影***，该投影***包括：光源；滤色器，将从光源发出的光分为彩色光；光路转换器，转换已经穿过滤色器的彩色光的路径；透镜，具有正折射力，用于会聚来自光路转换器的光；显示装置，响应于输入信号来处理已经穿过所述透镜的光，并且形成彩色图像；和投影透镜单元，将彩色图像放大并将其投射到屏幕上。
另外，所述透镜的至少一个表面可以是非球面。此外，光路转换器可以是平面镜或凹面镜。
所述透镜可按照使只有被光路转换器反射的光才穿过所述透镜的方式被布置在光路转换器和显示装置之间的光路上。
                          有益效果
反射镜被设置，以引导从光源发出的光的路径，并且被该反射镜反射的光被具有正折射力的透镜会聚，从而提高聚光效率和光的均匀性。
本发明的另一优点在于可减少光学元件的数量，结果，投影***被小型化。
另外，可容易并有效地解决诸如球面像差、光电效率和降低的光的均匀性的光学问题。
可将本发明容易地应用于具有所述投影***的光照***的偏置结构的前式投影仪。
                        附图说明
通过参照附图来更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的上述方面和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是第6,129,437号美国专利中公开的图像显示设备的结构框图；
图2A是与本发明示例性实施例一致的投影***的示意图；
图2B是图2A中所示的具有正折射力的透镜的位置被改变的示意图；
图3是与本发明示例性实施例一致的投影***的修改示例的示意图；和
图4是与本发明另一示例性实施例一致的投影***的示意图。
                      具体实施方式
图2A是与本发明示例性实施例一致的投影***的示意图。图2A中的投影***包括：光源100；滤色器105，将从光源100发出的光分为彩色光；显示装置115，响应于输入信号来处理入射光，并形成彩色图像；和投影透镜单元117，将彩色图像放大并将其投射到屏幕120上。
光源100包括：灯101，产生光；反射器102，反射从灯101发出的光。反射器102可以是椭圆镜或抛物面镜。反射器102可以是这样一种椭圆镜，该椭圆镜将灯101的位置设置在一个焦点上，并且将光会聚的点设置在另一个焦点上。或者，反射器102可以是这样一种抛物面镜，该抛物面镜将灯101的位置设置在一个焦点上，并且使从灯101发出并被反射器102反射的光成为平行光。
光路转换器110和聚光透镜112布置在滤色器105和显示装置115之间的光路上。光路转换器110将穿过滤色器105的光引导至显示装置115。具有正折射力的聚光透镜112将由光路转换器110反射的光以预定角度会聚到显示装置115上。
均匀光光照单元107和聚光透镜109布置在滤色器105和光路转换器110之间的光路上。均匀光光照单元107使穿过滤色器的光变得均匀，聚光透镜109会聚所述光。
玻璃杆、复眼透镜阵列或积分器可用作均匀光光照单元。
光路转换器110可以是平面反射镜、凹面镜或全息装置。图2A显示了光路转换器110是平面反射镜的情况。
另外，具有正折射力的透镜112可以是球面透镜或非球面透镜。聚光透镜112可以是双侧凸透镜或单侧凸透镜。图2A显示了聚光透镜112是双侧凸透镜的情况。当聚光透镜112是非球面透镜时，聚光透镜112的两个表面或仅其一个表面是非球面。
这里，从光源100到光路转换器110的光轴可平行于投影透镜单元117的光轴。光路转换器110的反射角被调整，以使得入射在投影透镜单元117上的光平行于光源100的光轴。
具有正折射力的聚光透镜112被布置为邻近于光路转换器110的前方，以使得由光路转换器110反射的光会聚在显示装置115上。这里，已经穿过滤色器105的光穿过聚光透镜112并入射在光路转换器110上，然后所述光被光路转换器110反射再次通过聚光透镜112，以入射在显示装置115上。
通过这种方式，聚光透镜112可被布置为使得入射在光路转换器110上的光和被光路转换器110反射的光都穿过聚光透镜112。相反，如图2B所示，聚光透镜112可被布置为使得只有被光路转换器110反射的光穿过聚光透镜112一次。如图2B所示，当只有被光路转换器110反射的光穿过具有正折射力的聚光透镜112时，可降低光的干扰。
图3显示了具有正折射力的聚光透镜112′具有一个凸面的情况。在这种情况下，该凸面可以是非球面。
图4是与本发明另一示例性实施例一致的投影***的示意图。图4中的投影***与图2A中的投影***的不同之处在于光路转换器是凹面镜111而不是平面镜，图4中的其它部件可以和图2A中其它部件相同。省略了具有相同标号的相似部件的详细描述。
当凹面镜111用作光路转换器时，与平面镜投影***的透镜相比，透镜112的折射力可被降低。
在与本发明示例性实施例一致的投影***中，光路转换器110或111以及具有正折射力的透镜112或112′被设置，以使得从光源发出的光以预定角度入射在显示装置115上。
现在将描述与本发明示例性实施例一致的投影***的操作。
在与本发明示例性实施例一致的投影***中，如图2A所示，从光源100发出的白光按照例如红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的次序被滤色器105顺序地滤色。滤色后的光通过均匀光光照单元107而变得均匀，并且具有诸如显示装置115的形状的截面形状。聚光透镜109将所述光会聚到光路转换器110上。
被光路转换器110反射的光被透镜112会聚。被光路转换器110(反射镜)反射的光再次被透镜112会聚。结果，相对于图1中所示的示例性实施例，光电效率和光束均匀性得到提高。
另外，采用传统的图像显示设备，在使用凹面镜的情况下，会发生像差。但是，与本发明示例性实施例一致，由于透镜和光路转换器110一起被使用，所以诸如像差、聚光效率和降低的光的均匀性的问题可容易地被解决。
此外，当具有正折射力的透镜112的至少一个表面是非球面时，可有效地提高聚光效率和光的均匀性。
通过一起使用光路转换器110和透镜112，可使得光以期望的角度入射在显示装置115上。显示装置115响应于图像信号对每个像素执行通断控制，并且形成彩色图像。投影透镜单元117将彩色图像放大并将其投射到屏幕120上。
反射镜被设置，以引导从光源发出的光的路径，并且被该反射镜反射的光被具有正折射力的透镜会聚，从而提高聚光效率和光的均匀性。

Claims (13)

1、一种投影***，包括：
光源；
滤色器，将从光源发出的光分为彩色光；
光路转换器，转换已经穿过滤色器的彩色光的路径；
透镜，具有正折射力，用于会聚来自光路转换器的光；
显示装置，响应于输入信号来处理已经穿过所述透镜的光，并且形成彩色图像；和
投影透镜单元，将彩色图像放大并将其投射到屏幕上。
2、根据权利要求1所述的投影***，其中，所述透镜的至少一个表面是非球面。
3、根据权利要求2所述的投影***，其中，所述透镜按照使只有被光路转换器反射的光穿过所述透镜的方式被布置在光路转换器和显示装置之间的光路上。
4、根据权利要求2所述的投影***，其中，光源的光轴平行于投影透镜单元的光轴。
5、根据权利要求2所述的投影***，其中，光路转换器是平面镜。
6、根据权利要求1所述的投影***，其中，光路转换器是平面镜。
7、根据权利要求1所述的投影***，其中，光路转换器是凹面镜。
8、根据权利要求1所述的投影***，其中，所述透镜的至少一个表面是球面。
9、根据权利要求1所述的投影***，其中，所述透镜按照使只有被光路转换器反射的光穿过所述透镜的方式被布置在光路转换器和显示装置之间的光路上。
10、根据权利要求1所述的投影***，其中，所述透镜按照使入射在光路转换器上的光和被光路转换器反射的光都穿过所述透镜的方式被布置在光路转换器和显示装置之间的光路上。
11、根据权利要求1所述的投影***，其中，所述透镜的至少一个表面是凸面。
12、根据权利要求1所述的投影***，其中，在滤色器和光路转换器之间的光路上布置均匀光光照单元和聚光透镜，所述均匀光光照单元使已经穿过滤色器的光变得均匀。
13、根据权利要求1所述的投影***，其中，光源的光轴平行于投影透镜单元的光轴。
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