CN1820501A - 具有二级结构的图像形成设备和具有该图像形成设备的投射电视机 - Google Patents
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Abstract
提供了一种图像形成设备和具有该图像形成设备的投射电视机。该图像形成设备包括发光系统和投射系统。发光系统包括:光源;色分离器,将从光源发射出的光束分离成各彩色光束;至少一个光路转换器,将从光源发射出的光束向上弯曲;显示装置,响应于输入信号处理入射光束并且形成彩色图像。投射系统将由发光系统形成的彩色图像放大并投射到屏幕上,其中,从光源发射出的光束的光轴和被显示装置反射的光束的光轴由所述至少一个光路转换器布置在不同高度上,从而发光系统和投射系统在横向上的延伸较窄并且在纵向上较长。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有二级结构的图像形成设备和具有该图像形成设备的投射电视机,在该图像形成设备中,发光系统和投射系统被设置在不同的高度上,从而合适地安装在直立形状的机箱中。
背景技术
投射系统基于显示装置的数量主要分为三面板投射系统或者单面板投射系统,所述显示装置执行对从光源发射出的像素单位的光的开关控制。所述光源是产生彩色图像的高功率灯。在单面板投射系统中,与三面板投射系统相比可减少光学系统的结构,但是白光被使用顺序法分成红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)。因此,单面板投射系统的光电效率是三面板投射系统的光电效率的1/3。因此,对增加单面板投射系统的光电效率已做出努力。
在传统单面板投射系统中,从白色光源照射出的光束使用滤色器分成R、G、B彩色光束,并且每个彩色光束按照顺序地传播到显示装置。该显示装置按照接收所述彩色光束的顺序依次操作,从而形成图像。
如图1A所示,传统的单面板投射系统包括:光源10;色轮15,从光源发射出的光束按照颜色的顺序依次通过该色轮15;积分器17,对通过色轮15的光束进行整形;全反射棱镜25,将已经通过积分器17的光束完全反射;显示装置27,接收被全反射棱镜25反射的光束,根据输入的图像信号处理所述光束并且形成彩色图像。该系统还包括投射系统30,用于将由显示装置27形成的彩色图像放大并投射到屏幕上。
紫外线拦截过滤器12被设置在光源10和色轮15之间,将通过积分器17的光束会聚的透镜组20被设置在积分器17和全反射棱镜25之间的光路上。
全反射棱镜25包括:入射棱镜25a,将从光源10发射出的光束完全反射到显示装置27上;发射棱镜25b,将由显示装置27反射的光束传输到投射系统30。
从光源10到投射系统30的整个装置具有水平结构,其宽度相对于其高度来说很大。
图1B显示投射电视机,其具有包括安装了屏幕S的屏幕单元35的机箱40。在机箱40内部安装了图像形成设备。标号42代表装饰机箱。
具有如图1A所示的水平结构的图像形成设备有利于安装在如图1B所示的沿着水平方向延伸的机箱40中。传统图像形成设备适合于具有与桌上监视器相似形状的投射电视机。
发明内容
技术问题
但是,消费者期望具有多种设计的投射电视机。因此,为了改变投射电视机的外观,需要改变图像形成设备的结构。
技术解决方案
本发明提供一种图像形成设备和具有该图像形成设备的投射电视机,该图像形成设备能够合适地安装在直立形状或者柱形形状的垂直地延伸的机箱中。
根据本发明的一方面,提供了一种图像形成设备,其包括发光系统和投射系统。发光系统包括:光源;色分离器,将从光源发射出的光束分离成各彩色光束;至少一个光路转换器,将从光源发射出的光束向上弯曲;显示装置,响应于输入信号处理入射光束并且形成彩色图像。投射系统将由发光系统形成的彩色图像放大并投射到屏幕上,其中,从光源发射出的光束的光轴和被显示装置反射的光束的光轴由所述至少一个光路转换器布置在不同高度上,从而发光系统和投射系统在横向上的延伸较窄并且在纵向上较长。
根据本发明的另一方面,提供了一种包括屏幕单元和具有图像形成设备的机箱的投射电视机,其中,沿着垂直方向设置的图像形成设备被安装在机箱中,并且该机箱具有比屏幕单元更窄的宽度和垂直延伸的柱形形状。
有益效果
在根据本发明的图像形成设备中,用于发射光束的发光系统和投射系统被设置为沿着垂直方向延伸,因此,其可容易地被安装在具有垂直延伸的直立形状或者柱形形状的机箱中。
因此,具有根据本发明示例性实施例的图像形成设备的投射电视机具有直立形状,从而同样地,该投射电视机可具有多种设计以满足消费者的需求。
附图说明
通过参照附图对本发明示例性实施例进行详细地描述,本发明的上述方面和优点将变得更加清楚,其中:
图1A是传统图像形成设备的示意图;
图1B显示具有传统图像形成设备的投射电视机的外观;
图2显示具有根据本发明示例性实施例的图像形成设备的投射电视机的外观;
图3是根据本发明另一示例性实施例的图像形成设备的结构的示意图;
图4是图3的右视图;
图5显示在根据本发明另一示例性实施例的图像形成设备中使用的可变形微镜装置(DMD)的结构和坐标系统;
图6A显示被在图3所示的图像形成设备中使用的第一光路转换器向上反射的光束的光路;
图6B是第一光路转换器的倾斜板的示意图,光束在该倾斜板处被在图3所示的图像形成设备中使用的第一光路转换器向上反射;
图7A是第二光路转换器和显示装置的布置的示意图,在光束被图3所示的图像形成设备中使用的第二光路转换器反射之后,所述布置使所述光束以预定角度入射到所述显示装置上;
图7B、7C和7D是第二光路转换器的倾斜板的示意图,入射到在图3所示的图像形成设备中使用的第二光路转换器上的光束在所述倾斜板处按照预定角度被反射。
发明模式
图2显示具有根据本发明示例性实施例的图像形成设备的投射电视机。图2的该投射电视机包括:屏幕单元90,具有屏幕S;机箱95,具有直立形状或者柱形形状,在屏幕单元90之下垂直地延伸。
图3和图4是根据本发明另一示例性实施例的图像形成设备的示意图。图3和图4的图像形成设备包括:发光系统100,发射光束并形成彩色图像;投射系统150,将所述彩色图像放大并投射到屏幕S上。发光系统100和投射系统150设置在不同的高度上垂直延伸。
另外,发光系统100和投射系统150被安装在机箱95中。相对于现有技术的结构本发明具有改善的结构,其中,发光系统100和投射系统150合适地安装在具有直立形状的机箱95中,如图2所示。
发光系统100包括:光源103,发射光束;色分离器110,将从光源103发射出的光束分离成各种颜色;显示装置130,响应于输入信号处理通过色分离器110的彩色光束,并且形成彩色图像。另外,为了将发光系统100布置为垂直延伸,发光系统100还包括至少一个光路转换器,其使从光源103发射出的光束弯曲向上。投射系统150将形成在显示装置130上的彩色图像放大并投射到屏幕S上。
发光系统100还包括:第一光路转换器120,设置在色分离器110和显示装置130之间,将入射光束的光路转换到第一方向上;第二光路转换器125,将被第一光路转换器120反射的光束的光路转换到第二方向上;会聚元件127,将被第二光路转换器125反射的光束导向到显示装置130,并且将被显示装置130反射的光束导向到投射系统150。
光源103设置在机箱95的下方,从而光源103的光轴与机箱95的底表面平行。从光源103发射出并且平行于光源103的底表面传播的光束被第一光路转换器120向上反射。另外,第二光路转换器125将被第一光路转换器120反射的光束导向到会聚元件127。例如,色分离器110可以是色轮。
紫外线拦截过滤器105设置在光源103和色分离器110之间的光路上,对从光源103发射出的光束进行整形的积分器112设置在色分离器110和第一光路转换器120之间。积分器112对光束进行整形从而该光束的横截面与显示装置130的形状对应。
用于会聚光束的透镜被设置在积分器112和会聚元件127之间的光路上。例如,第一会聚透镜114被设置在积分器112和第一光路转换器120之间。第二会聚透镜115和第三会聚透镜116被设置在第一光路转换器120和第二光路转换器125之间。第四会聚透镜117被设置在第二光路转换器125和会聚元件127之间。
会聚元件127针对入射到显示装置130上的光束和被显示装置130反射的光束产生不同的光路。会聚元件127可以是具有互相相对的第一棱镜127a和第二棱镜127b的全反射棱镜。第一棱镜127a是将入射光束全部直接反射到显示装置130的入射棱镜,第二棱镜127b是将被显示装置130反射的光束直接传输到投射系统150的发射棱镜。另一种方式是,会聚元件127可包括用于将来自第二光路转换器125的光束会聚到显示装置130上的透镜或者凹透镜。
显示装置130可以是反射型液晶显示器(LCD)或者是可变形微镜装置(DMD)。
投射系统150包括:投射透镜组155,将彩色图像导向到屏幕上;反射镜157,正确地引导光束的路径。
在本示例性实施例中,第一光路转换器120将从光源发射出的光束向上导向使得图像形成设备可以合适地安装在具有直立形状的机箱中,第二光路转换器125被安装为使光束以最佳角度入射到显示装置130上。
如图5所示,为了将从光源103发射出的光束向上传播,第一光路转换器120可按照一定角度布置,该角度将在之后描述。在DMD 130中,二维地布置多个微镜130a,并且微镜130a可分别旋转。入射光束基于微镜130a的方向向投射系统150传播或者偏离投射系统150,从而入射光束在微镜单元处被开关。
这里,假设与DMD 130的平面垂直的方向为X轴,则Z轴是垂直的,Y轴由右手系统约定来确定。基于这些约定的坐标系统也在图3中被使用。
首先,参照图6A,为了将被第一光路转换器120反射的光束向上导向,应该存在这样的区域:在该区域中,光束被第一光路转换器120反射,并且所述区域应该在X轴的上部。为了方便解释,图6A显示设置在从光源103到第一光路转换器120的光路上的光学元件组。
为了满足这些条件,第一光路转换器120的法向和Z轴之间的夹角(θ1)在0°到90°之间。参照图6B,当第一光路转换器120与X轴平行时,θ1的最小值(θ1min)为0,θ1min=0°。当第一光路转换器120与Z轴平行时,θ1具有最大值,θ1max=90°。将从光源103发射出的光束向上传播的第一光路转换器120的位置由θ1表示,并且由关系式1限定。
0<θ1<90(°)
...(1)
接着,参照图7A,被第二光路转换器125反射的光束以相对于Z轴的预定角度α入射到会聚元件127上。为了满足入射角的需要,第二光路转换器125的倾斜角度按照如下方式获得。即,由于入射光束已被第一光路转换器120向上反射,所以必须存在这样的区域:在该区域中,光束入射到第二光路转换器125上,并且所述区域在X-Y平面的下部。
这里,从第二光路转换器125反射的光束相对于Z轴成α角,并且Z轴和第二光路转换器125的法向之间的夹角被称为θ2。
图7B显示光束从Y轴正向入射到第二光路转换器125上的情况。在这种情况下,θ2为(45+α/2)度。图7C显示入射到第二光路转换器125的光束与Z轴平行的情况。在这种情况下,θ2为(90+α/2)度。
图7D显示光束从Y轴负向入射到第二光路转换器125上的情况。在这种情况下,θ2为(45-α/2)度。
参照图7B、7C和7D,为了将被第二光路转换器125反射的光束导向为相对于Z轴成α角,必须应用以下条件:
例如,当显示装置130是DMD时,被第二光路转换器125反射的光束以相对于Z轴成45度的角入射到会聚元件127上,θ2由关系式2给出。
22.5<θ2<112.5(°)
...(3)
根据本发明,容纳发光系统和投射系统的机箱可沿着纵向延伸,因此,该图像形成设备的外观可以与现有技术的图像形成设备的外观不同。换句话说,所述照明系统和所述投射系统可容易地安装在具有直立形状和具有柱形形状的机箱中,如图2所示。
参照图4,如果从光源103的弧形中心到穿过显示装置130的中心的与地面平行的平面之间的垂直距离为P,并且从光源103的该弧形中心到所述至少一个光路转换器中的第一个放置在从光源103开始的光路上的第一光路转换器120之间的水平距离为Q,则Q与P的比率可在从1.5到2.0的范围内。
具有以上结构的发光系统100以及具有两极结构的发光系统100和投射系统150适合于安装在柱形形状的机箱中。
Claims (8)
1、一种图像形成设备,包括:
发光系统,包括:
光源;
色分离器,将从光源发射出的光束分离成各彩色光束;
至少一个光路转换器,将从光源发射出的光束向上弯曲;
显示装置,响应于输入信号处理入射光束并且形成彩色图像;
投射系统,将由发光系统形成的彩色图像放大并投射到屏幕上,
其中,从光源发射出的光束的光轴和被显示装置反射的光束的光轴由所述至少一个光路转换器布置在不同高度上,从而发光系统和投射系统在横向上的延伸较窄。
2、如权利要求1所述的图像形成设备,其中,光束相对于地面水平地或者垂直地从光源发射出。
3、如权利要求1或者2所述的图像形成设备,其中,显示装置是可变形微镜装置。
4、如权利要求1或者2所述的图像形成设备,其中,如果从光源的中心到与穿过显示装置的中心的与地面平行的平面之间的垂直距离为P,并且从光源的中心到所述至少一个光路转换器中的第一个放置在从光源开始的光路上的第一光路转换器之间的水平距离为Q,则Q与P的比率在从1.5到2.0的范围内。
5、一种包括屏幕单元和具有图像形成设备的机箱的投射电视机,其中,图像形成设备包括:
发光系统,包括:
光源;
色分离器,将从光源发射出的光束分离成各彩色光束;
至少一个光路转换器,将从光源发射出的光束向上弯曲;
显示装置,响应于输入信号处理入射光束并且形成彩色图像;
投射系统,将由发光系统形成的彩色图像放大并投射到屏幕上,
其中,从光源发射出的光束的光轴和被显示装置反射的光束的光轴由所述至少一个光路转换器布置在不同高度上,从而发光系统和投射系统在横向上的延伸较窄。
6、如权利要求5所述的投射电视机,其中,光束相对于地面水平地或者垂直地从光源发射出。
7、如权利要求5或者6所述的投射电视机,其中,显示装置是可变形微镜装置。
8、如权利要求5或者6所述的投射电视机,其中,如果从光源的中心到与穿过显示装置的中心的与地面平行的平面之间的垂直距离为P,并且从光源的中心到所述至少一个光路转换器中的第一个放置在从光源开始的光路上的第一光路转换器之间的水平距离为Q,则Q与P的比率在从1.5到2.0的范围内。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |