CN1152761A - 背式投影机 - Google Patents

Abstract

本发明为使用图象显示器的背式投影机，它使用了聚合物散射液晶(PDLC)屏板，这种屏板抑制了因高亮度折射率所引起的紊乱反射，从而由于免除了光分离/合成系统可得到小的外形，并且通过精确而方便地控制光路的变化可改进图象的分辨率及亮度。

Description

背式投影机

本发明涉及背式投影机，并特别涉及应用图象显示器的背式投影机。

近来，随着信息产业的发展，对于具有大屏幕的图象显示器的需求已经增长。在组成电视接收机的直视型阴极射线管(CRT)的情形，即传统的图象显示器，为了提供大的屏幕，CRT本身就要很大。但是在企图实现这种方式的大显示器时有很多限制。而且，即使通过克服技术上的问题能够制成较大的CRT，具有这样大显示管的制成的产品也是体大笨重。

另一方面，图象投影系统(例如投影式电视或图象投影机)是获得大屏幕显示而避免上述问题的实用设备。其中，图象是使用小CRT或液晶显示器(LCD)产生并由光学透镜放大被投射到大屏幕上的。这类图象投射系统一般可分为如图1所示的前式投影机或如图2或3所示的背式投影机。

首先参见图1，前式投影机包括作为光源发射白光的灯11和作为视频图象显示器的三个传输式LCD 12、13与14，其前面装有准直透镜12′、13′与14′。从灯11发射的白光被分光镜15，16，16′与17分为三色，即红(R)，绿(G)与蓝(B)。这样被分离的每一颜色光线被传输到LCD以便显示对应于每一颜色的图象信号。通过LCD的每一颜色的光被分光镜15，17，17′及18合成，合成的光入射到投影透镜19。投影透镜19把显示在LCD 12，13与14上的图象投射到屏幕20上。

然而，前式LCD投影机有一定的缺点。即要采用偏振滤波器，于是屏幕的亮度与对比度被降低。为了改进对比度，室内照明应尽可能暗，象是电影院一般。此外，该装置还必须位于与屏幕相对的视域中。

于是为了弥补这些缺点，采用了背式投影机。背式投影机可构造为具有比前式投影机较小的外形，并与位于视域中的前式投影机不同，背式投影机隐蔽在一机壳内。而且，背式投影机本身可提供较好的被显示的图象亮度。

另一方面，图2的背式投影机使用了小的CRT作为图象投影器件。其中，最后的图象是通过把图象投影和放大到装在机壳前的屏幕24上而得到的，应用了发射红，绿和蓝色的特别的阴极射线管21，放大透镜22以及反射镜23。

虽然图2的背式投影机应用了与传统的电视接受机类似的CRT，但是基本的不同之处在于，三个图象在形成之后是从一小的CRT被放大和投射到屏幕的。

由于在上述的传统的背式投影机中应用小CRT使得光路变窄，装置的整机与传统的前式投影机相比可被缩小。然而，即使光路变窄了但由于CRT管子的长度，减小这种装置的尺寸是有一定限制的，并且聚焦调节是困难和费时的。

为了克服这些问题，如图3所示，背式投影机可采用LCD代替小CRT作为图象显示器。

图3是一平面图，简略示出传统的背式LCD投影机的结构。图3所示的背式投影机具有与图1所示的前式投影机类似的光分离/合成系统。但是该光分离/合成系统的配置不同于前式投影机。而且该背式投影机具有一增加的反射镜300。即，该背式投影机包括发射白光的灯11和作为视频图象显示器的三个传输式LCD 32，33与34，其前装有准直透镜32′，33′与34′。发自灯31的白光被分光镜35，36，36′与37分离为三色，即红色(R)，绿色(G)及蓝色(B)。每一色被分离的光传输到LCD 32，33，及34用于显示对应于每一颜色的图象信号。每一颜色的光通过LCD之后被分光镜35，37，37′，及38合成，所合成的光入射到投影透镜39。在通过位于投影机的背部屏幕对面30的反射镜300的反射之后，投影透镜39把在LCD 32，33及34上所显示的图象投射到屏幕30。

在背式投影机中，由于白光灯11用作光源，从灯11所发射的高温光线可能损坏LCD 32，33及34的屏板。于是为了防止LCD屏板受到产生的热的损坏，灯31应位于离开LCD 32，33及34的一预定距离。即，光源与LCD屏板彼此应以一预定的距离分开，这就增加了装置的尺寸。于是为了提供具有较小外形的投影机，反射镜300位于与屏幕30相对的投影机的背部，通过光分离/合成系统的光路被反射镜300改变。但是当光分离/合成系统中被改变时，则为了获得图象的高质量而精确控制光路是困难的。而且，投影透镜孔径的大小是有限的，这使得增加视角很是困难。

为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一背式投影机，其中光路的改变通过消除光分离/合成系统而易于精确地控制，于是可改进分辨率及亮度，并且可获得小的外形。

为了达到上述目的，提供了包括以下部件的背式投影机：一光源；用于改变发自光源的光路的第一光路改变器；用于接收来自第一光路改变器的光路改变了的光线的图象显示器；用于以预定的角度改变已经通过了图象显示器的光线的光路的投影透镜；用于反射沿预定光路已经通过了投影透镜的光线的第二光路改变器；以及位于自第二光路改变器所反射光线的光路中的屏幕。

在根据本发明的背式投影机中，图象显示器最好是聚合物散射液晶扳，并且第一光路改变器通过对于发自光源的光线轴以45°角放置而以90°改变光路。而且，投影透镜最好是通过对于由第一光路改变器改变了的光轴按预定角度改变光路并具有大于8.0的f-数。此外，图象显示器与投影透镜所在的位置最好使得由通过图象显示器的光轴与投影透镜的光轴所成的角度低于90°。

通过参见以下附图对本发明实施例的详述，本发明的上述目的和优点将更为明显。这些附图是：

图1是一平面图，简略示出以往的前式LCD投影机的光学系统；

图2是一平面图，简略示出以往的背式CRT投影机的光学系统；

图3是一平面图，简略示出以往的背式LCD投影机的光学系统；

图4是一根据本发明应用聚合物散射液晶(PDLC)显示屏板的背式投影机局部剖开的透视图；

图5是一平面图，简略示出图4的背式投影机的光学系统；

图6的图式简略示出根据本发明的背式投影机光学系统的的主要部件。

参见图4和图5，根据本发明的背式投影机包括一作为光源的白光灯41和作为第一光路改变器的第一反射镜42，该反射镜用于以大约90°改变从白光灯41发出的光的光路。第一反射镜42的配置对于光轴成45°角。该背式投影机包括一聚合物散射液晶(PDLC)显示屏板43作为显示器，由第一反射镜42以90°改变了其光轴的光通过该显示器从而形成一图象，还包括一投影透镜44，用于对于通过PDLC显示屏板43的光的光路以预定角度再次改变光路。该背式投影机还包括作为光路改变器的第二反射镜45，用于沿预定光路反射通过投影透镜44的光，并包括位于从第二反射镜45所反射的光的光路中的一个屏幕50。而且，PDLC显示屏板43与投影透镜44的配置如图6所示，其中由通过PDLC显示屏板43的光的轴与投影透镜44所成的角度(θ)低于90°。

在根据本发明具有上述结构的背式投影机中，从白光灯41所发射的光传送到PDLC显示屏板43，这时从白光灯41所发射的光的光路被第一反射镜42改变了90°。然后，通过了PDLC显示屏板43的光传送到投影透镜44用于再次改变光路。通过了投影透镜44的光在屏幕50上形成一图象，屏幕50位于通过第二反射镜45所反射的光的光路上。

在根据本发明的背式投影机中，为了通过上述过程形成图象，PDLC显示屏板43是通过施加到它的的聚合物层的电压操作的，PDLC显示屏板43中的液晶滴是以细网络状不连续地散布在一聚合物层上的。PDLC显示屏板由于其灵敏的操作响应，适合于高密度的图象显示，并比使用液晶的传统的显示器件更容易制造。

即在根据本发明的背式投影机的情形下，由于应用PDLC屏板作为图象显示器，投影透镜的f-数可大约为8.0，于是同传统的投影透镜的f-数低于4.5的LDC投影机相比可获得较广的视角。

这里，一般来说，代表透镜孔径的F-数表示为以下公式(1)。

f-数＝焦距/透镜孔径……(1)

于是当f-数增加时，透镜孔径减小，并反之，当f-数减小时，透镜孔径增加。例如，f-数为4.5的透镜的孔径大于f-数为8.0的透镜的孔径。

结果，可设计较广的视角，于是整个投影机系统的尺寸可显著减小，并可提供较小的外形。

如上所述，根据本发明的背式投影机使用了PDLC显示屏板作为图象显示器，于是可获得显示出高亮度特性的图象。于是，通过应用包括RGB象素的液晶屏板，可易于精确地控制光路的改变。结果，可改进分辨率并可提供具有小的外形的背式投影机。

Claims (7)

1.一种背式投影机，它包括：

一个光源；

第一光路改变器，用于改变发自该光源的光的路；

图象显示器，用于接收来自该第一光路改变器的光路改变了的光线；

一投影透镜，用于以预定的角度改变已经通过了该图象显示器的光线的光路；

第二光路改变器，用于反射沿预定光路已经通过了该投影透镜的光线；以及

一个屏幕，位于自该第二光路改变器所反射光线的光路中。

2.如权利要求1所述的背式投影机，其中上述图象显示器是一聚合物散射液晶屏板。

3.如权利要求1所述的背式投影机，其中上述第一光路改变器通过对于发自上述光源的光线轴以45°角配置而以90°改变光路。

4.如权利要求1所述的背式投影机，其中上述投影透镜对于由上述第一光路改变器所改变的光轴以预定的角度改变光路。

5.如权利要求1所述的背式投影机，其中上述投影透镜具有大于8.0的f-数。

6.如权利要求5所述的背式投影机，其中上述投影透镜具有大于8.0的f-数。

7.如权利要求1所述的背式投影机，其中上述图象显示器和投影透镜的配置使得由通过上述图象显示器的光线的轴和投影透镜所成的角度低于90°。

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