CN100578346C - 投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影显示装置，是根据欲呈现的画面特性，将楔形板的入光面的部分设计为一曲面、锥面或不规则面的凹陷部；透过光折射原理，有效减少影像光线在楔形板中折射所需的距离，但呈像尺寸大小不变，进而可降低投影显示装置的尺寸大小；另外，入光面的凹陷部也可对不同部分的影像做不同的放大效果，修正梯形失真。

Description

投影显示装置

技术领域

本发明是有关一种投影显示装置，特别是一种利用具有凹陷部入光面的楔形板来缩小装置尺寸及调整影像失真的投影显示装置。

背景技术

请同时参阅图1A及图1B，所示分别为现有技术的投影显示装置示意图以及根据图1A的入光面放大示意图。现有的投影显示装置是由楔形板1利用波导(wave-guide)的全反射，将影像光线投射到影像呈像区2，由于光折射以及镜头的成像长度关系，楔形板1需要一个延展区3来辅助光线折射，使得影像在影像呈像区2呈现；因此，延展区3存在的必要性造成整个投影显示装置尺寸非常的大，对观看者来说非常的不便；在现有的投影显示装置中，投影单元5将影像投射至楔形板1中显示，其中，现有的投影显示装置入光面4为平面结构，因此，来自投影单元5的影像光线需相当长的距离才能在影像呈像区2中显示。请参阅图1C，图1C为现有的投影显示装置入射影像行进轨迹的示意图。当影像入射至具有平面入光面4的楔形板1时，影像光线沿着z轴(代表楔形板1的长度)前进，需相当长的距离才会在x方向(放大倍率)达到所需的放大倍数。因此，为达呈现52时的影像，利用具有平面入光面4的楔形板1的整体长度需为1700毫米。又，一般投影显示装置是设计为正对于屏幕，因此当投影显示装置未正对于屏幕时(例如仰角)，大角度的投影影像会呈现影像变形的状况，请参阅图3A，图3A为现有技术的投影显示装置的梯形失真画面。通常在屏幕20上呈现的失真画面21的顶端会较底端为宽(keystonedistortion，称之为梯形失真)，造成梯形失真的原因是因为当投影装置未正对屏幕，再加上仰角的影响，投射至屏幕20上方的光线与下方的光线所行走距离不一所导致。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的之一是在于提供一种投影显示装置，其是利用在楔形板的入光面设置一凹陷部，可有效缩短影像光线行进的距离，即可在不改变呈像尺寸的状况下，缩短楔形板的长度，进而缩小投影显示装置的体积尺寸大小。

本发明目的之一是在于提供一种投影显示装置，其是利用凹陷部针对不同部分的影像做不同的放大效果，使各部位的影像达到相同的放大倍率，以补偿光路径不等长所产生的影像变形，修正影像梯形失真。

本发明目的之一是在于提供一种投影显示装置，其是用入光面的凹陷部透过光折射原理，有效缩短影像光线行进的距离，并增加单位长度的影像放大倍数。

本发明的再一目的是在于提供一种投影显示装置，由于入光面的材质是为塑胶材质，价格十分低廉，制造加工简易，可依照不同用途、不同尺寸的投影机规格，做不同形状及曲率的凹陷部，增加产品竞争力。

为了达到上述目的，本发明提供一种投影显示装置，是根据欲呈现的画面特性，将楔形板的入光面的凹陷部设计为曲面、锥面或不规则面；透过光折射原理，有效减少影像光线在楔形板中折射所需的距离，且呈像大小不变，进而可降低投影显示装置的尺寸大小；另外，入光面的凹陷部也可对不同部分的影像做不同的放大效果，修正梯形失真。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A为现有技术的投影显示装置示意图。

图1B为根据图1A的入光面放大示意图。

图1C为现有技术的投影显示装置入射影像光线轨迹的示意图。

图2A为根据本发明一实施例的投影显示装置示意图。

图2B为根据图2A的入光面放大示意图。

图2C为根据本发明一实施例的投影显示装置入射影像光线轨迹的示意图。

图3A为现有技术的投影显示装置的梯形失真画面。

图3B为根据本发明一实施例的投影显示装置修正后的投影画面。

具体实施方式

以下是以一较佳实施例来说明本发明的一实施例的投影显示装置。

请同时参阅图2A及图2B，所示分别为根据本发明一实施例的投影显示装置示意图以及根据图2A的入光面放大示意图。在此实施例中，投影显示装置是包含一楔形板10及一投影单元14，投影单元14是用以将影像光线投射至楔形板10中显示，其中，楔形板10包含一影像呈像区11及一延展区12，影像呈像区11是用以将来自投影单元14的影像光线投射呈现于屏幕上，而延展区12，是用以辅助影像光线折射，其中，延展区12具有一入光面15及一出光面16，入光面15具有一凹陷部13，用以接收投自投影单元14的影像光线，而出光面16是连接影像呈像区11；以及一屏幕(图中未示)，是设置于影像呈像区11反射影像光线的路径上，用以显示影像。

根据光线追迹公式n′u′＝nu-yψ，其中n与n′分别为空气与楔形板10的折射率，u与u′为光线与介质的角度，y为离光轴的高度，ψ为界面上的曲率；当入光面15为一凹面时，其ψ值为负值，所以n′u′值变大，而n′为定值，所以u′变大，可以理解的，当光传播的角度变大时，光线到达一定放大倍率所需传播的距离就可减少。请参阅图2C，为根据本发明一实施例的投影显示装置入射影像光线轨迹的示意图。在此实施例中，当影像光线入射至入光面15的凹陷部13时，影像光线沿着z轴(代表楔形板10的长度)前进，只需些许的距离即会在x方向(放大倍率)达到所需的放大倍数。

请再次参阅图2A，由于入射的影像光线透过入光面15的凹陷部13大角度折射，于楔形板10中仅需少许的折射距离即可将影像光线传导至影像呈像区11中呈现，因此可大幅缩短延展区12的长度，进而缩小投影显示装置的体积尺寸大小。在此实施例中，为呈现52时的影像，使用具有凹陷部13的入光面15的楔形板10长度为1200毫米，较现有技术所使用平面入光面的楔形板长度缩短了500毫米。

请参阅图3B，为根据本发明一实施例的投影显示装置修正后的投影画面。在此实施例中，本发明是利用光学模拟软件，根据传统平面入光面所呈现出的梯形失真画面以及理想未失真的画面进行模拟，判断欲将梯形失真画面修正至未失真，光线的放大需加强多少，凹陷部的曲率应为多少；在此实施例中，透过入光面凹陷部搭配经由模拟所得的曲率，增加投射至屏幕20下方光线的扩大，将投射至屏幕20下方的光线放大倍率放大至与投射至屏幕20上方光线一致，以补偿光路径不等长所产生的影像变形失真，可修正传统投影显示装置的梯形失真画面，使得影像可以近似屏幕20的形状投射于屏幕20上；如图所示，校正后的画面22，不仅修正梯形失真，将投射在屏幕20下方的光线修正至与投射在屏幕20上方的光线一致，也修正了变形。

另外，凹陷部是为一曲面，其形状可为球面、抛物面、椭面、双曲面、圆锥面或非对称的自由曲面等，亦即，凹陷部的曲率可根据影像所需的放大倍数来调整，也可以在入光面的制造过程中，将锥面系数、非球面系数将这些系数引入凹陷部，依照投射镜头本身特性以及影像需要改善之处选取不同的曲率参数，有助于影像上的变形及影像修正。又，楔形板的材料是包含由塑胶材料所制成(例如：压克力)，因此，开模加工十分便利，价钱低廉，可依照不同用途、不同尺寸的投影机规格，做不同形状及曲率的入光面凹陷部。

综合上述，本发明提出一种投影显示装置。将楔形板的入光面设计为曲面、锥面或不规则面；透过光折射原理，有效减少影像光线在楔形板中折射所需的距离，但呈像大小不变，进而可降低投影显示装置的尺寸大小；另外，入光面凹陷部也可对不同部分的影像做不同的放大效果，修正梯形失真。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即凡是依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (4)

1.一种投影显示装置，包含：

一楔形板，具有一影像呈像区及一延展区，该延展区具有一入光面及一出光面，该入光面具有一凹陷部，而该出光面连接该影像呈像区；以及

一投影单元，投射出一影像光线，经由该凹陷部进入该楔形板，并射出于该出光面，且将影像呈现于该影像呈像区。

2.如权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于，该凹陷部为一曲面。

3.如权利要求2所述的投影显示装置，其特征在于，该凹陷部还可引入锥面系数或非球面系数，以修正该影像光线的变形。

4.如权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于，该楔形板的材料为一塑胶材料。

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