CN1577057A - 液晶投影机 - Google Patents

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Abstract

一种三色型的液晶投影机含有三块液晶元件，用于将三原色光束分别调制为三色的光学图像。一个重组棱镜对调制后的三色的光学图像进行组合，以及一个投影透镜系统将该组合后的全色图像投影到屏幕上。该投影透镜系统由前透镜组、第一和第二后透镜组所组成。前透镜组和后透镜组安装在框架上，这些框架在棱镜底座板上一体形成，其中重组棱镜固定在该棱镜底座板上。

Description

液晶投影机
技术领域
本发明涉及一种液晶投影机，该液晶投影机设有三块液晶元件板，用来将三原色(蓝、绿、红)的光束调制成三色的光学图像，其中该三色的光学图像被进行组合，以在屏幕上显示出全色图像。
背景技术
液晶投影机主要由光源、色分离光学元件(例如分色镜)、液晶元件、色重组棱镜、投影透镜组成。光源中发出的白光通过色分离光学元件分离成三原色的光束。这三色的光束分别被导向三块液晶元件。这些液晶元件调制该三色的光束，并向重组棱镜输出作为三原色光学图像的调制后光束，其中在该重组棱镜中三色的光学图像组合成全色光学图像。组合后的光学图像通过投影透镜投影到屏幕上，这样图像就在屏幕上显示出来了。目前有两种类型的液晶投影机：一种采用反射液晶元件，另一种采用透射液晶元件。在任一种类型的投影机中，全色图像都基于三色的光学图像而显示出来，该三色的光学图像由液晶元件的光学调制产生。
如上所述，投影透镜用来将组合后的光学图像投射到屏幕上。由于现在投射到屏幕上的图像精度越来越高，需要投影透镜具有相应的高分辨能力。另外，对于从屏幕后投射图像的后投影型投影机，由于投影距离较短，需要使用广角透镜。为了减小投影机的整体尺寸，也需要使用广角投影透镜。
然而，由于采用反射液晶元件的投影机除了色重组棱镜以外，还需要偏振分束棱镜，投影透镜和液晶元件之间的距离不可避免的变大了。这对加宽投影透镜的角度是不利的。
为了解决这个问题，曾经试图在投影机上安装彼此分开的投影透镜的前透镜组和后透镜组。由于很难调整前后透镜组的相对位置，并且很难增加后透镜组的透镜元件数量，所以前后透镜组一般都保持在各自的支持件内，这些透镜支持件安装在一个保持重组棱镜的棱镜底座板上。
为了获得令人满意的投影图像的质量，前后透镜支持件在棱镜底座板上的位置必须能够在底座板的轴向和竖直方向上精确调整。因此，该投影透镜的装配过程将非常困难。
发明内容
如上所述，本发明的主要目的是提供一种便于装配的液晶投影机，以便能够在屏幕上获得高质量的图像。
为了达到上述以及其他目的，本发明提供一种液晶投影机，其包括：第一液晶元件到第三液晶元件，分别用来调制三原色的光束，以输出三色的光学图像；一个矩形的重组棱镜，用来组合所述三色的光学图像，该棱镜在彼此互相垂直的第一和第二侧表面上接收所述三色的光学图像，并在其第三侧表面上输出组合后的光学图像；一个投影透镜系统，用于将所述组合后的光学图像投影到屏幕上，该投影透镜系统包括前透镜组、第一后透镜组和第二后透镜组；一个棱镜底座板，所述棱镜的底侧固定在该棱镜底座板上；以及第一、第二和第三框架，所述第一、第二和第三框架与所述棱镜底座板一体形成，且分别与所述矩形重组棱镜的第一到第三侧表面平行且相对，所述第一到第三框架的每一个都有一个开口，其中所述第一后透镜组保持在第一框架的所述开口中，所述第二后透镜组保持在第二框架的所述开口中，所述前透镜组保持在第三框架的所述开口中。
根据优选的实施例，液晶投影机还包括一块板构件，该板构件与所述棱镜的第四侧表面平行并相对，其中第一到第三框架与该板构件彼此结合在一起，形成一个一体的矩形筒体。
根据本发明，前透镜组和后透镜组安装在形成于棱镜底座板上的框架内，其中色重组棱镜固定在该棱镜底座板上。因此，投影透镜的透镜元件便于安装，不需要任何复杂的细微调整。因为投影透镜由前透镜组、第一和第二后透镜组组成，可以通过后透镜组校正各个光学图像。这样投影到屏幕上的全色图像能够具有很高的质量。
附图说明
在以下参考附图对优选实施例的详细描述中，上述目的和优点会更加清楚。在整个视图中，同样的附图标记代表类似或相应的零件，其中：
图1是一个透视图，根据本发明一个实施例，显示了液晶投影机的相关零件；
图2是图1中液晶投影机的剖面图，其中剖面垂直于棱镜底座板并包括前棱镜组的光轴；
图3是图1中液晶投影机的剖面图，其中剖面垂直于棱镜底座板并包括第一后透镜组的光轴；
图4是一个透视图，显示了图1中液晶投影机的光学系统；
图5是一个透视图，根据本发明的第二实施例，显示了液晶投影机的相关零件，其中前透镜单元具有偏折的光轴。
具体实施方式
在图1所示的液晶投影机2中，第一后透镜单元7由保持在支持件5内的第一后透镜组4组成，第二后透镜单元12由保持在支持件10内的第二后透镜组9组成，且前透镜单元20由保持在透镜镜筒17内的前透镜组60组成(见图2)。这些透镜单元7、12和20都安装在底座22上。
底座22由表面光滑的棱镜底座板22d，三个框架22a、22b和22c，以及板构件22e组成。矩形的重组棱镜(recombination prism)15的底面固定在棱镜底座板22d上。第一框架22b、第二框架22c和第三框架22a以及板构件22e，分别与重组棱镜15的四个侧表面相对并平行。第一框架22b、第二框架22c和第三框架22a以及板构件22e彼此之间分别相对，形成了一个矩形筒体。
第一后透镜组4含有许多透镜元件，这些透镜元件的光轴在透镜元件固定到支持件5内的时候已经预先调整好了。第二后透镜组9具有和第一后透镜组4同样的结构，这些透镜元件的光轴在透镜元件固定到支持件10内的时候预先调整好了。
前透镜组60含有许多透镜元件，这些透镜元件的光轴在透镜元件安装到透镜镜筒17内的时候已经预先调整好了。透镜镜筒17用螺丝固定在底座22的第三框架22a上。保持第一后透镜组4的支持件5用螺丝固定在第一框架22b上，保持第二后透镜组9的支持件10用螺丝固定在第二框架22c上。
如图2和图3中所详细描述的，第一后透镜组4与第一偏振分束棱镜30(下文简称为第一PBS棱镜30)相对，后者又与反射液晶元件32相对。第二后透镜组9与第二偏振分束棱镜35(下文简称为第二PBS棱镜35)相对，后者又与反射液晶元件36和37相对。
从分色镜40中出来的蓝光射入第一PBS棱镜30，而从分色镜40中出来的黄光射入第二PBS棱镜35。一个未显示出来的积分器(integrator)和一个聚光透镜42安放在分色镜40和未显示出来的光源之间。聚光透镜42聚集从积分器出来的光线。
第一框架22b与重组棱镜15的第一侧表面15d相对，第一侧表面15d在其上接收蓝色的光学图像。第二框架22c与和第一侧表面15d相邻的第二侧表面15c相对，第二侧表面15c在其上接收红色和绿色的光学图像。第三框架22a与重组棱镜15的第三侧表面15b相对，通过重组棱镜15组合后的光学图像从第三侧表面15b射出。板构件22e与重组棱镜15的第四侧表面15e相对。
重组棱镜15的底表面15a粘在底座件50上，该底座件50用螺丝固定在棱镜底座板22d上。第二PBS棱镜35粘在底座件54上，该底座件54用螺丝固定在棱镜底座板22d上。第一PBS棱镜30粘在底座件63上，该底座件63用螺丝固定在棱镜底座板22d上。
保持前透镜组60的透镜镜筒17在靠近一端的外周上形成了一个法兰17a。在透镜镜筒17的端部装入第三框架22a的开口之后，法兰17a用螺丝固定在第三框架22a上，尽管这并没有在附图上显示出来。从而，前透镜组60与重组棱镜15的第三侧表面15b相对。第二后透镜组9的支持件10是大致圆筒形，并且形成了一个方形法兰10a。在支持件10的一端装入第二框架22c的开口之后，法兰10a在四个角处用螺丝固定在第二框架22c上。从而，第二后透镜组9与重组棱镜15的第二侧表面15c相对。第一后透镜组4的支持件5是大致圆筒形，并且形成了一个方形法兰5a。在支持件5的一端装入第一框架22b的开口之后，法兰5a在四个角处用螺丝固定在第一框架22b上。从而，第一后透镜组4与重组棱镜15的第一侧表面15d相对。
以下通过参考图4中的光学系统，来描述液晶投影机的操作。
前透镜组60、第一后透镜组4和第二后透镜组9组成了液晶投影机的投影透镜。前透镜组60的光轴垂直于第一后透镜组4的光轴，而第二后透镜组9的光轴与第二后透镜组9一致。
从光源(可能是氙气灯)中发出的白光，在照射到分色镜40上之前通过积分器均衡强度，并通过聚光镜42聚集。分色镜40将白光分离成蓝色和黄色的光束，并将蓝光导向第一PBS棱镜30，将黄光导向第二PBS棱镜35。
蓝光通过第一PBS棱镜30时受到折射，然后射到液晶元件32上。通过液晶元件32，蓝光被调制为蓝色光学图像，并且通过第一PBS棱镜30射向第一后透镜组4。第二PBS棱镜35将黄光分离成绿色和红色的光束。红光被导向液晶元件36，绿光被导向液晶元件37。液晶元件36将红光调制为红色光学图像，然后将其输出到第二PBS棱镜35上，第二PBS棱镜35将红色光学图像导向第二后透镜组9。液晶元件37将绿光调制为绿色光学图像，然后将其输出到第二PBS棱镜35上，第二PBS棱镜35将绿色光学图像导向第二后透镜组9。
蓝色光学图像通过第一后透镜组4导向重组棱镜15的第一侧表面15d，而红色和绿色光学图像通过第二后透镜组9导向重组棱镜15的第二侧表面15c。重组棱镜15将三色的光学图像组合，然后从第三侧表面15b输出组合后的光学图像。从第三侧表面15b发出的光学图像通过前棱镜组60投影到屏幕上，这样全色图像就在屏幕上显示出来了。
如上所述，在根据本发明的液晶投影机中，前透镜单元和后透镜单元安装在形成于棱镜底座板上的框架上，色重组棱镜固定在该棱镜底座板上。因此，投影透镜的透镜元件便于安装，不需要任何复杂的细微调整。因为投影透镜由前透镜组和第一、第二后透镜组组成，可以通过后透镜组来校正各色的光学图像。因此投影到屏幕上的全色图像能够具有很高的质量。
在以上实施例中，前透镜组的光轴沿着一条平直线性的路线延伸。也可以像图5所示的那样，可选地使用一个前透镜单元65，它的光轴被一个安放在透镜元件之间的镜子所偏折。
因此，本发明并不受限于所述实施例，在所附权利要求的精神和范围内可以进行各种修改。

Claims (6)

1.一种液晶投影机，其包括：
第一液晶元件到第三液晶元件，分别用来调制三原色的光束，以输出三色的光学图像；
一个矩形的重组棱镜，用来组合所述三色的光学图像，该棱镜在彼此互相垂直的第一和第二侧表面上接收所述三色的光学图像，并在其第三侧表面上输出组合后的光学图像；
一个投影透镜系统，用于将所述组合后的光学图像投影到屏幕上，该投影透镜系统包括前透镜组、第一后透镜组和第二后透镜组；
一个棱镜底座板，所述棱镜的底侧固定在该棱镜底座板上，以及
第一、第二和第三框架，所述第一、第二和第三框架与所述棱镜底座板一体形成，且分别与所述棱镜的第一到第三侧表面平行且相对，所述第一到第三框架的每一个都有一个开口，其中所述第一后透镜组保持在第一框架的所述开口中，所述第二后透镜组保持在第二框架的所述开口中，所述前透镜组保持在第三框架的所述开口中。
2.如权利要求1所述的液晶投影机，还包括一个板，其与所述棱镜的第四侧表面平行并相对，其中所述第一到第三框架与所述板连接起来，形成一个一体的矩形筒体。
3.如权利要求1所述的液晶投影机，其中：
所述第一后透镜组被固定地安装在第一支持件上，该第一支持件装配在所述第一框架的所述开口中，并固定在所述第一框架上，而所述第二后透镜组被固定地安装在第二支持件上，该第二支持件装配在所述第二框架的所述开口中，并固定在第二框架上。
4.如权利要求3所述的液晶投影机，其中：
所述前透镜组被固定地安装在一个透镜镜筒内，该透镜镜筒装配在第三框架的开口中，并固定在第三框架上。
5.如权利要求1所述的液晶投影机，其中所述液晶元件具有反射性。
6.如权利要求1所述的液晶投影机，其中：
所述第一后透镜组将从所述第一液晶元件发出的第一色光学图像投影到所述棱镜的第一侧表面，而所述第二后透镜组将从所述第二和第三液晶元件发出的第二色和第三色的光学图像投影到所述棱镜的第二侧表面。
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