CN101271251A - 单片透射式投影机系统 - Google Patents

Abstract

一种单片透射式投影机系统，涉及投影技术，包括菲涅尔耳透镜、液晶板、三片式投影镜头、驱动板、反射芯片、面光源、光学梯形校正系统、电源和信号源；其面光源为由多数个发光二极管组成的发光面板，发光面板位于液晶板背面的菲涅尔耳透镜后，与液晶板平行设置，中间有间距，在间距内，与发光面板和液晶板平行设置隔热玻璃，隔热玻璃分别与发光面板、菲涅尔耳透镜有一间隙；光学梯形校正系统，包括角度感应器、中央处理器、马达驱动系统，各部件之间、以及与两片菲涅尔耳透镜之间按常规连接，微型中央处理器接收角度感应器的回馈信号，通过马达改变光学通路中的菲涅尔耳透镜器件的角度，来实现光学梯形校正，从而实现光学梯形自动修正。

Description

单片透射式投影机系统

技术领域

本发明涉及投影技术领域，是一种单片透射式投影机系统。

背景技术

现今市场上常见的投影产品很多，我们以液晶投影为例，了解一下投影技术.液晶投影机系统按液晶板的数量可以分为两种，其一为拥有三片液晶板的三片式投影机系统，再有是只使用一片液晶板的单片液晶投影系统.本发明所采用的为单片液晶板设计，此设计技术比较成熟，内部结构比较简单，造价低廉.下面我们针对单片液晶投影技术，了解一下该领域的一些技术状况，及未来发展趋势.

如图1所示，为单片式投影机系统现有技术原理图，投影仪的成像器件为液晶板，属于被动式投影方式.利用外光源(金属卤素灯或UHP冷光源)产生强光线，通过滤光片滤掉红外线和紫外线这样的不可见光，它对LCD片有一定的损害.透过两片多镜头镜片，将光均匀化，并将外光源产生的圆锥形光校正为和投影图象近似的矩形光线，在两片镜子之间的棱镜用来将光线预先极性化，这样处理可以减少光线的损失.之后光线经过一个凸透镜和偏振片，凸透镜将光线集中，偏振片则进一步将光线极性化，使得光线震动方向一致，可以被液晶片控制.下一步光线要经过液晶片，信号源经过模数转换，调制加到液晶板上控制液晶单元的开启及关闭，从而控制光线的通过，由于光线通过的颜色及强弱不同从而产生了图象，最后由镜头投射出去.

液晶板的大小决定投影机的大小，液晶板越小，光学系统越小，投影机的体积越小。单片式投影机的光路简单，可以采用较大的液晶板。判断投影机的技术指标包括以下几个方面：

1.像素及分辨率

输出分辨率是指投影机投出的图象分辨率，或叫物理分辨率，实际分辨率，既LCD液晶板的分辨率，在LCD液晶板上通过网格来划分液晶体，一个网格单元为一个像素点。(例：分辨率为800*600的液晶板，就是说在液晶板的横向上划分了800个像素点，竖向上划分了600个像素点)物理分辨率越高，可接收分辨率的范围越大，则投影机的适应范围越广。通常用物理分辨率来评价液晶投影机的主体价格。

最大输入分辨率是投影机可接收比物理分辨率大的分辨率，并通过压缩算法将信号投出，各厂家的产品都有不同的压缩算法。

像素是组成图象的基本单位，像素数越多，图象越细腻。计算公式为：像素数＝每片液晶板的物理分辨率*液晶板个数。(例：分辨率为800*600的三片液晶投影机的像素数为800*600*3＝150万)

水平扫描线也叫视频扫描线，电视线。主要用于评价电视信号的质量，缺省值是指NTSC制式下的情况。一般VCD为260线，LD为450线，DVD为500线，通常投影机最高支持700线。

2.亮度

我们所说的亮度并非真正意义上的亮度，而是投影机输出的总光通量，这是因为亮度会受到屏幕反射，投影画面大小(画面越小亮度越高)的影响，而投影机的总光通量不受界因素影响，是基本恒定的，更能真实，科学的反映投影机的亮度水平，亮度的单位是流明(ANSI)它是将屏幕分为一个“田”字型分别测量上面的九个交叉点的点照度，乘以面积，再乘以九个点的平均值，总光通量主要决定于光源的亮度，和光路系统，以及液晶板的透射或反射能力。各品牌的投影机由于测定环境，条件不同，即使流明相同，但实际的亮度可能也会略有差异。几乎所有的厂家给出的亮度“流明”都是一种概念，含混的峰值流明，标准不一，误差极大，基本没有实际参考意义。

3.颜色对比度

现今几乎所有的投影机都支持16位至24位的真彩色。所以要评价投影机的色彩还原度不仅看颜色，还要看对比度。对比度是在全黑的环境下投影图象的最黑暗部位与最白亮部位照度的比值。(也就是从黑到白的渐变层次)比值越大，色彩表现越丰富。现在主流的投影机一般在200∶1-400∶1

5.投影距离与画面尺寸

投影距离是指投影机镜头与幕之间的距离，画面尺寸是指投出的画面大小。一般投影画面在40-180英寸(通常，投影100英寸的画面，需要三米的距离)

6.均匀度

是指在全黑的情况下，投出画面的中间亮度，与周围亮度的比值。均匀度是一项不被重视，但又十分重要的指标。目前可达到90％甚至97％以上

7.吊顶功能与背投功能

指投影画面能实现左右及上下的翻转。

8.梯形校正

梯形校正是投影机的一项实用和附加功能，可以轻松的校正由于仰射，或吊顶投影而产生的画面梯形变形。目前主流产品多采用数字(既电子)梯形校正，通过软件插值算法对显示屏的行，或场的扫描度来达到校正的目的。校正幅度大，(正负15度以上)并可做上下，左右的全方位处理，但其对画面有压缩，可能带来画质下降的后果，会在投影屏幕边缘出现一定的“灰带”现象。光学梯形校正是通过改变光学通路中器件的角度，位置来实现的。一般只能做上下幅度的校正，校正范围不大，但没有数字校正的问题。光学加数字综合梯形校正是比较完善的方法，主要用在高档机上面。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷进行一些技术改进，使单片液晶投影机在现有的技术上，简化了其内部结构，成本降低、耗电量降低、寿命增长。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种单片透射式投影机系统，包括两片菲涅尔耳透镜、一液晶板、一三片式投影镜头、驱动板、反射芯片、电源和信号源；其还包括一面光源、一光学梯形校正系统；其中：

面光源为大小与液晶板相适配的、由多数个发光二极管组成的发光面板，该发光面板位于液晶板背面的菲涅尔耳透镜后，与液晶板平行设置，中间有一间距，在间距内，与发光面板和液晶板平行设置一隔热玻璃，隔热玻璃大小与液晶板相适配，其分别与发光面板、菲涅尔耳透镜有一间隙；

光学梯形校正系统，包括角度感应器、中央处理器、马达驱动系统，各部件之间、以及与两片菲涅尔耳透镜之间按常规连接，微型中央处理器接收角度感应器的回馈信号，通过马达改变光学通路中的菲涅尔耳透镜器件的角度，来实现光学梯形校正，从而实现光学梯形自动修正。

所述的单片透射式投影机系统，其所述多数个发光二极管组成的发光面板，为数十个到数千个小于1瓦的发光二极管，均匀的分布在发光面板上。

所述的单片透射式投影机系统，其所述多数个发光二极管组成的发光面板，为小于二十个1～10瓦的发光二极管，均匀的分布在发光面板上，在发光面板上布有1～10瓦的发光二极管以外的地方，均匀的分布有多数个小于1瓦的发光二极。

所述的单片透射式投影机系统，其所述三片式投影镜头，为短焦凸镜头，投影度大于250∶1，投影画面在40-120英寸。

本发明单片透射式投影机系统结构简单、成本低、耗电低、寿命长，使用更加方便，更加实用，得到更加完美的图画。

附图说明

图1单片式投影机系统现有技术原理图；

图2为本发明的梯形自动修正装置示意图；

图3为本发明的LED面光源结构示意图；

图4为本发明的单片反射式投影机系统原理图；

图5为本发明的电路图；

图6为本发明的面光源之一；

图7为本发明的面光源之二。

具体实施方式

本发明的单片透射式投影机系统，见图3、图4、图5，包括两片菲涅尔耳透镜、一液晶板、一三片式投影镜头、驱动板、反射芯片、电源和信号源；其还包括一面光源、一光学梯形校正系统；其中：

面光源为大小与液晶板相适配的、由多数个发光二极管组成的发光面板，该发光面板位于液晶板背面的菲涅尔耳透镜后，与液晶板平行设置，中间有一间距，在间距内，与发光面板和液晶板平行设置一隔热玻璃，隔热玻璃大小与液晶板相适配，其分别与发光面板、菲涅尔耳透镜有一间隙；

光学梯形校正系统，包括角度感应器、中央处理器、马达和驱动系统，各部件之间、以及与两片菲涅尔耳透镜之间按常规连接，微型中央处理器接收角度感应器的回馈信号，通过马达改变光学通路中的菲涅尔耳透镜器件的角度，来实现光学梯形校正，从而实现光学梯形自动修正。

利用液晶板的透光特性，光线经过菲涅尔透镜的处理，由凸透镜镜头投影到白幕，或墙壁上的投影系统。本发明采用LED(发光二级管)作为投影机光源，可以采用两种方案，其一是使用和液晶板一样大小的LED发光面板.其中白光LED发光面板是由数百颗到上千颗(100-1200)高发光效率的小功率(1瓦以下)LED做成，其中LED数量越多，LED发光面板越均匀，见图6。另一种使用数个(20个以下)大功率(1-10瓦)LED，周边使用小功率LED(1瓦以下)做光强补偿，以达到均匀的光强，见图7。LED的寿命很长，高达5万-10万小时的使用寿命，可以不用考虑更换的成本。耗电量极低，整机耗电量也只有几十瓦到一百多瓦。

可以频繁开关。可以使投影机系统在低温度下工作。投影机可以实现更小型化，节省更多的空间。采用直流电，比起高压的uhp灯更加安全。LED面光源的亮度更加均匀，驱动更加容易实现亮度控制。由于采用了面光源，可以节省掉镇流器，反光碗以及聚焦透镜的设计，这样使得系统的构造更加简单化。光线经过隔热玻璃，滤掉红外线等不可见光，减少高热量光线射向液晶板。液晶片驱动版将电信号转变成为液晶片的驱动信号，光线透过液晶板产生图象，通过菲涅尔耳透镜将图象投射在一块DMD反射芯片上对其进行处理，最后通过短焦凸透镜投影镜头将投影画面放大并将其投射出去。

本发明可更换多种液晶片，可支持多种分辨率(800*480-1280*1024)，使得适用范围更广。使用7*10个LED的面光源设计或者高达30*30个LED面光源设计，使用开光率高的液晶片，以流明(ANSI)为单位，从而使投影机的流明数可达800-1200流明，并且实现比金卤灯，UPH灯更省电，更安全。支持16位至24位的真彩色，这取决于投影机的信号源，其中驱动板的驱动支持S-video端口，TV端口，电脑信号灯端口。本投影机系统的投影度在250∶1以上。本投影机系统只需要采取短焦镜头，可以实现短距离大画面。投影画面在40-120英寸。由于采取了LED的面光源，因此，相对于传统的金卤灯点光源更有优势，因为LED光源直接使用面光源，不需要把点光源转换成为面光源，因此投影的画面的均匀度得到更大的加强，可以高达95％以上。本系统的驱动版采取数字驱动，可以轻易实现投影画的左右及上下翻转。利用自动光学修正系统，如图2所示，为梯形自动修正装置示意图，根据传感器的回馈信号，从而实现梯形自动修正，通过角度感应器，由微型中央处理器进行控制，继而通过马达驱动系统改变光学通路中的菲涅尔耳透镜器件的角度，来实现光学梯形校正。光学梯形修正得到的图像质量要比数字梯形修正的画面失真度低。这样使用者使用本投影机系统更加方便，更加实用，得到更加完美的图画。

Claims (4)

1. 一种单片透射式投影机系统，包括两片菲涅尔耳透镜、一液晶板、一三片式投影镜头、驱动板、反射芯片、电源和信号源；其特征在于，还包括一面光源、一光学梯形校正系统；其中：

面光源为大小与液晶板相适配的、由多数个发光二极管组成的发光面板，该发光面板位于液晶板背面的菲涅尔耳透镜后，与液晶板平行设置，中间有一间距，在间距内，与发光面板和液晶板平行设置一隔热玻璃，隔热玻璃大小与液晶板相适配，其分别与发光面板、菲涅尔耳透镜有一间隙；

光学梯形校正系统，包括角度感应器、中央处理器、马达驱动系统，各部件之间、以及与两片菲涅尔耳透镜之间按常规连接，微型中央处理器接收角度感应器的回馈信号，通过马达改变光学通路中的菲涅尔耳透镜器件的角度，来实现光学梯形校正，从而实现光学梯形自动修正。

2. 如权利要求1所述的单片透射式投影机系统，其特征在于，所述多数个发光二极管组成的发光面板，为数十个到数千个小于1瓦的发光二极管，均匀的分布在发光面板上。

3. 如权利要求1所述的单片透射式投影机系统，其特征在于，所述多数个发光二极管组成的发光面板，为小于二十个1～10瓦的发光二极管，均匀的分布在发光面板上，在发光面板上布有1～10瓦的发光二极管以外的地方，均匀的分布有多数个小于1瓦的发光二极。

4. 如权利要求1所述的单片透射式投影机系统，其特征在于，所述三片式投影镜头，为短焦镜头，投影度大于250∶1，投影画面在40-120英寸。

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