CN100464209C

CN100464209C - 投影装置

Info

Publication number: CN100464209C
Application number: CNB2005101166062A
Authority: CN
Inventors: 陈志隆; 张燃宏; 郑伊凯; 周明德
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: CN1955785A

Abstract

一种投影装置，主要是由显示屏幕以及成像系统所构成。其中，成像系统适于提供光学图像，且此光学图像是通过折射率不等于1的光传输介质而传递至显示屏幕。此投影装置可以通过控制光传输介质的折射率，以改变光学图像的传递路径，进而使投影装置易于达成薄型化。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及一种投影装置，且特别涉及一种能够通过介质或反射元件调整光线折射路径来缩小整体体积的投影装置。

背景技术

针对多媒体社会的急速进步，多半受益于半导体元件及显示器的飞跃性进步。就显示器而言，由于直视型显示器在大尺寸显示上仍有诸多限制，因此，通过具有高分辨率的非直视型显示面板搭配光学引擎，以达到大尺寸显示的背投式投影机与背投影电视，已经逐渐成为主流趋势。

图1与图2分别为两种公知背投式投影装置的剖面示意图。请参照图1，公知背投式投影装置100是通过成像系统110直接将光学图像112传递至显示屏幕120，而图2的背投式投影装置200亦是通过成像系统110提供光学图像112，但由于成像系统110是与显示屏幕120位于同一侧，因此光学图像112必须通过反射平面镜130的反射，以传递至显示屏幕120。

请同时参照图1及图2，公知的背投式投影装置是以空气作为光学图像112的传递介质。换言之，公知技术并未在图1的成像系统110与显示屏幕120之间，或是图2的反射平面镜130与显示屏幕120之间填入任何介质。由于空气的折射率固定，因此光学图像112的传递路径与角度始终维持定值，并不会产生任何变化。然而，当光学图像112传递至显示屏幕120的角度有问题或需要改变传递路径时，公知的背投式投影装置并无法做适当地调整。也因为如此，背投式投影装置的体积会受限于内部光路设计而无法薄型化。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的就是提供一种投影装置，其可调整光学图像传递至显示屏幕的路径，进而使此投影装置薄型化。

本发明提出一种投影装置，包括显示屏幕、反射元件、成像系统以及光传输介质。成像系统适于提供光学图像，反射元件是位于光学图像的传递路径上，且反射元件与显示屏幕之间是形成折射空间。光传输介质即是位于此折射空间内，而光学图像适于通过反射元件的反射而通过此光传输介质，并传递至显示屏幕。其中，该光传输介质为液晶，光传输介质的折射率不等于1，且光传输介质的折射率是通过改变该光传输介质所在之处的电场大小而随之改变，该光传输介质的折射率是沿着该光学图像的传递方向而变化。该反射元件具有反射曲面，且此反射面是多个凸起或凹陷的球状图案的表面。

在本发明的较佳实施例中，上述光传输介质例如是完全填满反射元件与显示屏幕之间的折射空间。

本发明的投影装置主要是令光学图像传递至显示屏幕之前，先通过一个折射率不等于1的光传输介质。此外，本发明还可以通过改变投影装置中反射元件的反射面曲率，以控制光学图像入射至光传输介质的角度，进而改变光学图像的传递路径。换言之，本发明的投影装置可以通过控制光传输介质的折射率以及调整反射元件的反射面曲率，以改变光学图像的传递路径，进而使投影装置易于达成薄型化。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1与图2分别为两种公知背投式投影装置的剖面示意图。

图3为本发明的第一实施例中投影装置的结构剖面示意图。

图4为本发明的第二实施例中投影装置的结构剖面示意图。

图5至图7分别为本发明的其它实施例中投影装置的结构剖面示意图。

主要元件标记说明

100、200、300、400：背投式投影装置

110、310、410：成像系统

112、312、412：光学图像

120、320、420：显示屏幕

130：反射平面镜

330、430：光传输介质

422：折射空间

432：光出射面

434：凸起球状图案

435：凹陷球状图案

440：反射元件

442a、442b：反射面

444：球状图案

具体实施方式

图3为本发明的第一实施例中投影装置的结构剖面示意图。请参照图3，投影装置300主要是由显示屏幕320以及成像系统310所构成。其中，成像系统310适于提供光学图像312，且光学图像312是通过折射率不等于1的光传输介质330而传递至显示屏幕320。在此，光传输介质330可以是固态物质、液态物质或液晶等。

值得一提的是，在一较佳实施例中，光传输介质330的折射率例如是沿着光学图像312的传递路径而变化，而此种光传输介质330例如是由两种以上的物质所组成。也就是说，光传输介质330除了可以是固态物质、液态物质或液晶，还可以是这三种物质的任意组合。

以固态的光传输介质330来说，其可以是由一般透镜的主要材质所构成，也就是二氧化硅。值得一提的是，若在二氧化硅中掺入掺杂物质，二氧化硅的折射率将随着掺杂的掺杂物质浓度而有所不同，因此可通过控制二氧化硅中掺杂物质的浓度分布，而制作出折射率沿着光学图像312的传递方向而变化的光传输介质330，以符合实际需求。在一实施例中，本发明例如是在二氧化硅中掺入铟或是其它透明金属。

此外，固态的光传输介质330也可以是由塑料材料所构成，其例如是聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)或两者的组合。另外，液态的光传输介质330例如是水或有机溶剂。当然，液态的光传输介质330也可以是由两种以上的液态物质所构成。在此，本发明并不限定此液态物质的组成成分，只要是不具侵蚀性且具有适当的透光率的液态物质，均可作为本发明的投影装置300中的光传输介质330。

请继续参照图3，由上述可知，光学图像312在通过光传输介质330之后，其传递至显示屏幕320的路径是依据光传输介质330的折射率而决定。换言之，投影装置300可以通过改变光传输介质330的折射率，进而调整光学图像312的传递路径。以上述固态或液态的光传输介质330来说，本发明例如是通过改变光传输介质330的环境温度与压力，而使光传输介质330的折射率随之改变。另外，若是以液晶作为投影装置300中的光传输介质330，则需通过改变光传输介质330所在之处的电场大小，而改变光传输介质330的折射率。

图4为本发明的第二实施例中投影装置的结构剖面示意图。请参照图4，背投影装置400主要是由成像系统410、显示屏幕420、光传输介质430以及反射元件440所构成。其中，成像系统410是用以提供光学图像412，且由于成像系统410是与显示屏幕420设置在同一侧，因此光学图像412必须先通过反射元件440的反射后，才能传递至显示屏幕420。在此，反射元件440与显示屏幕420之间是形成折射空间422，而光传输介质430即是设置在折射空间422内。由此可知，光学图像412在被反射元件440反射之后，会先通过光传输介质430，然后再传递至显示屏幕420。其中，光传输介质430的折射率不等于1。

值得注意的是，光传输介质430可以是填满折射空间422，也可以是分布在局部的折射空间422内，本发明并未对其加以限定。

承上所述，光传输介质430除了可以是第一实施例中所述的物质以外，还可以是具有光出射曲面432的固态物质。图5为本发明的另一较佳实施例中投影装置的结构剖面示意图。请参照图5，固态的光传输介质430例如是具有光出射曲面432，而使光传输介质430具有与菲涅尔透镜(Fresnellens)相似的功效。除此之外，所属技术领域的技术人员应该知道，光传输介质430的光出射面432也可以是非球状(aspheric-type)图案(图中未表示)的表面，以进一步改善光学图像412的质量，而使其与显示屏幕420的光入射条件相符。

反射元件440可以是具有平滑反射面442a的反射平面镜(mirror)，如图4所示，也可以是具有反射曲面442b的菲涅尔反射镜，如图6及图7所示。请参照图6及图7，如同前文所述，菲涅尔反射镜的反射曲面442b例如是多个凸起或凹陷的球状图案444的表面，而且光学图像412在传递至反射面442b之后的反射路径是与这些球状图案444的表面曲率相关。也就是说，通过改变这些球状图案444的表面曲率，能够调整光学图像412入射光传输介质430的角度，进而改变光学图像412由成像系统410传递至显示屏幕420的传递路径。

需要注意的是，本发明的主要精神在于通过光传输介质来改变光学图像的传递路径，因此本发明可应用在任何背投式投影装置中，而非限定于上述实施例所表示的投影装置。

综上所述，本发明的投影装置主要是令光学图像传递至显示屏幕之前，先通过一个折射率不等于1的光传输介质。如此一来，本发明只要依据实际需求选取适当的光传输介质，或是通过一些特殊方法(如改变光传输介质的温度、压力或电场等)来改变光传输介质的折射率，即可缩短光学图像的传递路径，以使投影装置能够达成薄型化的需求。

除此之外，本发明还可以通过改变投影装置中反射元件的反射面曲率，以控制光学图像入射至光传输介质的角度，进而改变光学图像的传递路径。换言之，本发明的投影装置可以通过控制光传输介质的折射率，再搭配对反射元件的反射面曲率的调整，以改变光学图像的传递路径，进而使投影装置易于薄型化，以符合现代潮流。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种投影装置，其特征是包括:

显示屏幕；

成像系统，适于提供光学图像；

反射元件，位于该光学图像的传递路径上，且该反射元件与该显示屏幕之间是形成折射空间，该反射元件具有一反射曲面，该反射曲面是多个凸起或凹陷的球状图案的表面；以及

光传输介质，该光传输介质为液晶，位于该折射空间内，而该光学图像适于通过该反射元件的反射而通过该光传输介质，并传递至该显示屏幕，其中该光传输介质的折射率不等于1，且该光传输介质的折射率是通过改变该光传输介质所在之处的电场大小而随之改变，且该光传输介质的折射率是沿着该光学图像的传递方向而变化。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征是该光传输介质是完全填满该折射空间。