CN2525548Y - 投影显示装置 - Google Patents

Abstract

一种投影显示装置，包括在一机壳后端内部平行配置有三反射式的光阀，各反射式的光阀分别用于调变可合成白色光的第一色光、第二色光与第三色光，并于各光阀前方各搭配设置一镜头，其中至少有二光阀面的法线相对于其前方镜头的光轴，是呈适当偏移的状态，使三光阀的投影区域能相重叠。其特点是，该三光阀都是受斜向入射光照明，使各光阀的入射光直接经各光阀反射变成路径不同的反射光，而直接投射入其对应的镜头。

Description

投影显示装置

(1)技术领域

本实用新型涉及一种投影显示装置，特别是涉及一种使用反射式光阀的三镜头式投影显示装置。

(2)背景技术

一般投影显示装置常随使用场合的差异而有不同的设计需求，例如俗称的三枪投影机，便是以三支阴极射线管(CRT)搭配三个镜头，由三支阴极射线管通过各镜头分别投影出红、绿，蓝三色光的图像，并重叠投影在同一投影幕上，此种作法可获得较大的投影显示面积，但是由于阴极射线管的体积大，较不适合携带式使用。当然也有利用三支阴极射线管与三个镜头的搭配设计，而制造装组成一背投式屏幕电视机，其同样存在体积大的特性。至于较适合携带使用的设计，可见由日本EPSON公司所开发的单镜头式液晶投影显示装置，此种投影显示装置的体积小、重量轻，但是在构造设计与功效要求方面，不同于上述使用三阴极射线管的三枪投影机。

以下便针对前述由三阴极射线管搭配三个镜头作设计的三枪投影机、背投式屏幕电视机及单镜头式液晶投影显示装置等，在构造设计上的不同处及优缺点所在加以分析说明。

如图1所示，它是上述该三枪投影机各阴极射线管、镜头的俯视配置投影示意图，该三枪投影机是在一机壳内装设有红、绿、蓝等三支阴极射线管11、12、13，各阴极射线管11、12、13前端各搭配设置一镜头14、15、16，设计上为了使三支阴极射线管11、12、13分别投影出的红、绿、蓝三色光图像重叠投影在同一投影幕17上，因此配置时红、绿、蓝等三阴极射线管11、12、13并非平行排列，而是如图中所示，只有该位于中间的阴极射线管12垂直对应于投影幕17，两侧的阴极射线管11、13略往内偏移一夹角，这样才能使三阴极射线管11、12、13投影出的图像重叠投影在投影幕17的同一位置上，而正由于位在两侧的阴极射线管11、13各朝中间偏移一夹角，使得由投影幕17正面观察，可见三阴极射线管11、12、13通过各镜头14、15、16投影在投影幕17上的图像区域111、121、131若不经过特殊处理，将成为如图2中所示的三种不同状态，其中位于中间的阴极射线管12与投影幕17垂直对应，因此投影出的图像区域121是呈现正常的四方形，而位于两侧的阴极射线管11、13所投影出的图像区域111、131如图中假想线部份所示，分别呈现由左往右渐宽的梯形与由右往左渐宽的梯形，此一现象会造成红、绿、蓝三原色的图像区域111、121、131无法正确重合，因此此种三枪投影机除使用时须固定其与投影幕17间的距离，且设计上另须通过电子方式收敛控制两侧的阴极射线管11、13，以适当调整改变阴极射线管左、右放大倍率后再通过镜头，才能将投影出的图像区域修正成四方形，使红、绿、蓝三原色的图像区域获得正确重合而呈现出全彩画面。

另外，如图3所示背投式屏幕电视机的侧面构造示意图，是在一机壳20前端底部排列放置有三色光的阴极射线管21、22、23(图中呈重叠状态作排列)，搭配三个镜头24、25、26(图中也呈重叠排列)，设计上位于两侧的阴极射线管同样必须通过电子方式收敛控制左、右放大倍率，使三阴极射线管经各镜头投影出的图像，通过一位于机壳20后侧斜上方的一反射镜27往前平行反射而投影在前方正面处的一屏幕28上，而能由屏幕28前方看见全彩画面。

上述三枪投影机与背投式屏幕电视机，由于体积较大，加上位于两侧的阴极射线管须通过电子方式收敛控制左、右放大倍率，导致其所使用的三阴极射线管相对于投影幕的距离必须固定，较不适合作携带式或移动式使用，因此有此使用需求时，通常会采用前述单镜头式液晶投影显示装置，而关于此类单镜头式液晶投影显示装置的设计，又具有穿透式合光与反射式合光等不同设计方式，其中：

如图4所示，是属于穿透式合光设计的单镜头式液晶投影显示装置，其大抵是在装置内部分设有三液晶光阀31、32、33，分别用于调变可合成白色光的红、绿、蓝三色光，各色光经调变后由一合光棱镜34予以合成，最后通过前端预设的一镜头35投射出。

另如图5所示，是属于反射式合光设计的单镜头式液晶投影显示装置，其大抵是在三液晶光阀41、42、43与合光棱镜44间各设置有一偏极光棱镜45、46、47，使各反射式液晶光阀41、42、43通过偏极光棱镜45、46、47的转换，让入射光与反射的投射光路径不同，同样得以由设于合光棱镜44前端的一镜头48往前投射出而实现投影效果。

上述穿透式与反射式的单镜头式液晶投影显示装置，借助其采用合光棱镜合成三液晶光阀所送出红、绿、蓝三色光的架构，虽然使体积获得有效缩减，加上液晶光阀及其相关组件的体积远小于前述的阴极射线管，使整体单镜头式液晶投影显示装置的体积甚为轻薄短小，但是却存在如下的特性与缺点：

1、由于镜头与各三液晶光阀间是隔着合光棱镜，造成其后焦的距离较长，导致设计大角度及高开口率时的投影镜头较为困难，难以在短距离内投影出大面积。

2、由于合光棱镜同时提供三液晶光阀所送出三色光作反射或透射，因此制造难度高、价格昂贵，且其制造时无法针对各色光的特性选择最佳的配置，造成对比性不佳。

3、合光棱镜中央的组合线，会使高分辨率的成像品质变差。

4、合光棱镜由于无法提供各色光完全反射或穿透，因此对反射式合光设计而言，会造成红、绿、蓝色光的交错(cross talk)问题，例如任一红、蓝、绿液晶光阀所送出的色光在通过合光棱镜时，会由于合光棱镜的部份反射或穿透，而照射到另外二液晶光阀，造成颜色不纯。

正由于上述特性的存在，此种单镜头式液晶投影显示装置的使用，虽借助其体积轻薄短小而能方便于携带，但是却难以在短距离内投影出大面积，及难以提供较佳的颜色对比性与成像品质。

归纳以上数种不同投影显示装置的设计可以发现，往往在体积、投影显示面积与成像品质等方面无法兼顾，有鉴于此，另有一种以往三镜头式的液晶投影显示装置被提出，此是针对考虑提供在短距离内投影出大面积与较佳成像品质的情形下也尽量缩小体积的液晶显示装置，其设计是如图6所示，是在装置的机壳50后端内部平行配置有三液晶光阀51、52、53，各液晶光阀51、52、53都为穿透式光阀，是分别用于调变可合成白色光的第一色光、第二色光与第三色光，且各液晶光阀51、52、53前方各搭配设置一镜头54、55、56，其中，是使位于中央的第二光阀52的法线与其前方镜头55的光轴551不偏移，另二液晶光阀51、53相对于其前方的镜头54、56的光轴541、561，是呈适当偏移的状态，使三液晶光阀51、52、53的投影区域能相重叠。设计上可将前述三液晶光阀作线性排列，使位于两侧的二液晶光阀51、53相对于其前方的镜头54、56的光轴541、561分呈往外对称偏移的状态，使该二液晶光阀51、53的投影区域511、531能往内对称偏移，借此而与位于中央的液晶光阀52的投影区域521相重叠在投影幕57上。或可在立体空间上将前述三液晶光阀作平行配置，使三液晶光阀相对于其前方的镜头的光轴都呈适当偏移的状态，使三液晶光阀的投影区域都往一预定的对称中心点偏移而获得相互重叠的效果。

以往的三镜头式液晶投影显示装置有穿透式与反射式液晶光阀的区分，如前述图6所揭示的便是穿透式液晶光阀，至于反射式液晶光阀的设计如图7所示，是在设为反射式液晶光阀的第一、第二、第三光阀61、62、63与各镜头间(图中未示出)，各设置有一偏极光棱镜64、65、66，使第一、第二、第三光阀61、62、63分别通过偏极光棱镜64、65、66的转换，让入射光与反射的投射光路径不同，以进行投影。使各入射光601、602、603由上往下进入各偏极光棱镜64、65、66经第一、第二、第三光阀61、62、63后，被改变成路径往前的反射光604、605、606。

就前述图6与图7所示两种以往三镜头式液晶投影显示装置，其间最大的差别是图7所揭示的反射式设计须在各反射式光阀的前使用一块偏极光棱镜，来分离入射光束与反射光束，但是这样却造成其后焦距离变长、体积变大。而失去了三镜头式液晶投影显示装置所要求的优点。

(3)实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种使用反射式光阀的三镜头式投影显示装置，使其相较于以往使用反射式光阀的三镜头式投影显示装置，可减少偏极光棱镜的设置，以确保具有后焦短而能在短距离内投影出大面积的特点。

本实用新型的投影显示装置，具有平行配置的三反射式光阀，各光阀是分别用于调变可合成白色光的第一色光、第二色光与第三色光，并于各光阀前方各搭配设置一镜头，且至少二光阀面的法线相对于其前方镜头的光轴，是呈适当偏移的状态，使三光阀的投影区域能相重叠；其特点是：该三光阀都是受斜向入射光照明，各光阀的入射光直接经各光阀反射变成路径不同的反射光，而直接投射入其对应的镜头。

为进一步说明本实用新型的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细的描述。

(4)附图说明

图1所示是一种以往三枪投影机内各阴极射线管与镜头的俯视配置投影示意图。

图2所示是一种以往三枪投影机内三阴极射线管在未调整两侧阴极射线管左、右放大倍率以前所投影出的图像区域状态图。

图3所示是一种以往采用阴极射线管的背投式屏幕电视机的侧面构造示意图。

图4所示是一种以往穿透式单镜头式液晶投影显示装置内各液晶光阀与合光棱镜、镜头的配置示意图。

图5所示是一种以往反射式单镜头式液晶投影显示装置内各液晶光阀、偏极光棱镜与合光棱镜、镜头的配置示意图。

图6所示是一种以往具穿透式光阀的三镜头式液晶投影显示装置的俯视构造示意图。

图7所示是另一种以往具反射式光阀的三镜头式液晶投影显示装置中使入射光由上而下经各对应的偏极光棱镜与光阀后改变成朝前的反射光的立体示意图。

图8所示是本实用新型投影显示装置第一实施例的俯视配置示意图。

图9所示是本实用新型投影显示装置第二实施例的俯视配置示意图。

(5)具体实施方式

如图8所示是本实用新型投影显示装置的第一实施例，本实施例与前述图7所揭示的以往具反射式光阀的三镜头式投影显示装置的不同点，是以往投影显示装置在其各反射式的光阀与各镜头间都配置有一偏极光棱镜，至于本实施例并不配置偏极光棱镜，而是如图8所示，其同样是在设为反射式光阀的第一、第二、第三光阀81、82、83前方分别配置有镜头84、85、86，但却是采用斜向的光束照明该第一、第二、第三光阀81、82、83，借此让各入射光87直接经各光阀反射变成路径不同的反射光88，以进行投影。

由于本实施例中是采用斜向的光束照明第一、第二、第三光阀81、82、83，因此配置上各镜头84、85、86必须与第、一第二、第三光阀81、82、83平行错置一适当距离，使各反射光87能顺利进入各镜头84、85、86。

本实施例投影显示装置，相较于以往具反射式光阀的投影显示装置，是减少偏极光棱镜的设置，因此能保有后焦短而能在短距离内投影出大面积的特点。

另外在此须作一说明的是，本实施例的第一、第二、第三光阀81、82、83同样是平行配置在装置的机壳后端内部，且至少有二光阀面的法线相对于其前方的镜头的光轴，是呈适当偏移的状态，以便使三光阀的投影区域能相重叠。但是这种配置情形与前述以往设计大致相同，在此不多作说明。

本实用新型的第二实施例如图9所示，其中与第一实施例相同处不再说明，其不同点在于该第一、第二、第三光阀91、92、93是采用数字微反射镜光阀(DMD)，配置上第一、第二、第三光阀91、92、93与其前方的镜头94、95、96相对应，而不必如第一实施例中呈明显平行错置的状态，其原因在于：

当斜向的各入射光901照明该设为数字微反射镜光阀(DMD)的第一、第二、第三光阀91、92、93时，可使各入射光901的有效反射光902以对应于镜头光轴的平行方向进入各镜头94、95、96，无效反射光903无法进入各镜头94、95、96。正由于第一、第二、第三光阀91、92、93，可将所对应入射光901的有效反射光902以对应于镜头光轴的平行方向反射进入各镜头94、95、96，使得各光阀与镜头间无需平行错置一明显距离，相比较本实施例整体显示装置的体积，可较第一实施例更为扁平化。

综观上述，本实用新型所提供的投影显示装置，相较于以往使用反射式光阀的投影显示装置，确实可在减少偏极光棱镜设置的情况下，确保有后焦短及在短距离内投影出大面积的特点。

当然，本技术领域中的普通技术人员应认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种投影显示装置，具有平行配置的三反射式光阀，各光阀是分别用于调变可合成白色光的第一色光、第二色光与第三色光，并于各光阀前方各搭配设置一镜头，且至少二光阀面的法线相对于其前方镜头的光轴，是呈适当偏移的状态，使三光阀的投影区域能相重叠；

其特征在于：该三光阀都是受斜向入射光照明，各光阀的入射光直接经各光阀反射变成路径不同的反射光，而直接投射入其对应的镜头。

2、如权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于：该三光阀分别为一第一光阀、一第二光阀与一第三光阀，且该第一、第二、第三光阀是呈线性排列方式作平行配置，使该第二光阀位于中间，且其中心是对应于其前方镜头的光轴，而该第一、第三光阀分处于第二光阀两侧，且第一、第三光阀相对于所对应的前方镜头的光轴，是分呈往外对称偏移的状态，使该第一、第三光阀的投影区域能往内对称偏移而与位于中央的第二光阀的投影区域相重叠。

3、如权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于：该三光阀是在立体空间上作平行配置，且三光阀相对于所对应前方的镜头的光轴都呈适当偏移的状态，使三光阀的投影区域都往一预定的对称中心点偏移而相互重叠。

4、如权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于：该三光阀是为数字微反射镜光阀。

5、如权利要求1所述的投影显示装置，其特征在于：该三光阀是为反射式液晶光阀。

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