專利名稱：背式液晶顯示投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背式(rear-type)液晶顯示(LCD)投影裝置，用于將使用作為圖像源的液晶顯示器裝置產(chǎn)生的圖像顯示在屏幕上，本發(fā)明尤其涉及一種背式LCD投影裝置，通過改進(jìn)用于將圖像放大和投射到屏幕上的投影透鏡單元的光學(xué)透鏡配置而使其整個(gè)系統(tǒng)變輕和變小。
諸如圖像投影機(jī)或投影電視的投影裝置采用諸如液晶顯示器(LCD)或小尺寸陰極射線管(CRT)的圖像形成裝置來形成圖像，通過投影透鏡將圖像放大和投射到大屏幕上，從而在屏幕上顯示所需要的圖像。由于其優(yōu)勢(shì)在于可得到滿足消費(fèi)者需要的大屏幕，因此，其需求也在增加。
根據(jù)放大/投射圖像的方法，這種投影系統(tǒng)基本上分為前式(front-type)投影系統(tǒng)和背式投影系統(tǒng)，而根據(jù)圖像形成裝置的類型，該系統(tǒng)又被分成透射式投影系統(tǒng)和反射式投影系統(tǒng)。
參照

圖1，它表示傳統(tǒng)背式LCD投影裝置，其中，顯示圖像的屏幕150安裝在機(jī)殼100的前表面，反射鏡140傾斜地安裝在機(jī)殼100的后側(cè)，面對(duì)著屏幕150。機(jī)殼100的下部中安裝的是投影裝置，用于經(jīng)反射鏡140將圖像光投射到屏幕150，該投影裝置包括光源110，用于發(fā)出采用鹵素或氙產(chǎn)生的光；液晶顯示器裝置120，用于使用從光源110發(fā)出的光來產(chǎn)生圖像；及投影透鏡單元130，用于經(jīng)反射鏡140將由液晶顯示器裝置120產(chǎn)生的圖像放大/投射到屏幕150上。
在具有上述結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)背式LCD投影裝置中，如圖3所示，設(shè)置在投影透鏡單元130中的光學(xué)透鏡組L具有線性光學(xué)配置。因此，從投影透鏡單元130投射出的圖像光直線地入射到反射鏡140。采用這種光學(xué)配置，由于應(yīng)調(diào)節(jié)從投影透鏡單元130投射出的圖像光的焦點(diǎn)以使其經(jīng)反射鏡140落到屏幕150上，因此，機(jī)殼的高度取決于光學(xué)透鏡組L的焦距，而這有礙于實(shí)現(xiàn)輕和小的投影系統(tǒng)。
圖2是另一傳統(tǒng)背式LCD投影裝置的示意圖，其中第二反射鏡140′設(shè)置在投影透鏡單元130和第一反射鏡140之間，投影透鏡單元130和第一反射鏡140與圖1中的對(duì)應(yīng)部分等效，并且從投影透鏡單元130投射出的圖像的光軸被偏移，以向反射鏡140偏轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)投影透鏡單元130的焦距，使之比圖1所示的情況短，以減小機(jī)殼100′的高度。
但是，如圖3所示，由于設(shè)置在圖2所示投影裝置的投影透鏡單元130中的光學(xué)透鏡組L的這種配置也是線性的，因此，從投影透鏡單元130投射出的圖像的光軸相對(duì)于第二反射鏡140′形成為線性的。因此，由于投影透鏡單元130與第二反射鏡140′之間的距離受到限制要大于一預(yù)定距離，機(jī)殼100′的深度，即其前和背面之間的寬度取決于該距離，而這有礙于實(shí)現(xiàn)輕和小的投影系統(tǒng)。
換句話說，根據(jù)傳統(tǒng)的背式LCD投影裝置，由于投影透鏡單元的光學(xué)配置，如果減小機(jī)殼深度，則其高度增大，而如果其高度減小，則深度增大。因此，難以使投影裝置小型化到小于預(yù)定尺寸。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種輕和小的背式LCD投影裝置，該裝置同時(shí)還保持與傳統(tǒng)裝置相同尺寸的大屏幕，通過將投影透鏡單元構(gòu)造成使圖像的光軸偏轉(zhuǎn)以減小投影透鏡單元和屏幕之間的光學(xué)投影距離，從而減小投影裝置占據(jù)的空間。
因此，為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供了一種背式液晶顯示器(LCD)投影裝置，該裝置具有光源；圖像源，用于使用從光源發(fā)出的光來產(chǎn)生圖像；及投影透鏡單元，用于將從圖像源產(chǎn)生的圖像光放大/投射到屏幕上，其中該投影透鏡單元包括第一光學(xué)透鏡組，其中順序設(shè)置有多個(gè)光學(xué)透鏡，以便使從圖像源入射的圖像光聚焦；光路偏移裝置，用于通過將透過第一光學(xué)透鏡組的圖像光的光軸偏轉(zhuǎn)預(yù)定角度，來偏移光路；及第二光學(xué)透鏡組，用于將其光軸由光路偏移裝置偏移的圖像光聚焦，并將聚焦后的圖像光放大/投射到屏幕上。
在本發(fā)明的背式LCD投影裝置中，光路偏移裝置最好是光軸偏移棱鏡，它是這樣構(gòu)成的，即，使通過第一光學(xué)透鏡組的圖像光的主光軸偏轉(zhuǎn)一角度，該角度范圍為90°到135°，從而被偏移，并且該光路偏移裝置最好是由基于光學(xué)塑料的材料制成的。
根據(jù)本發(fā)明，光軸偏移棱鏡最好具有包括至少一層的消反射薄膜，它形成在其光入射和出射面上，并且最好在其光反射面上形成有由Al或Ag制成的反射薄膜。另外，光軸偏移棱鏡最好是五角形的，并且其光入射和出射面分別垂直于光軸。
參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中圖1是表示傳統(tǒng)背式LCD投影裝置的示意圖；圖2是表示另一傳統(tǒng)背式LCD投影裝置的示意圖；圖3是表示設(shè)置在圖1或2所示傳統(tǒng)投影裝置中的投影透鏡單元的光學(xué)透鏡配置的示意圖；圖4是表示本發(fā)明背式LCD投影裝置的示意圖；圖5是表示設(shè)置在圖4所示投影裝置中的投影透鏡的光學(xué)透鏡配置的示意圖；及圖6是示意性地表示設(shè)置在圖5所示投影透鏡單元中的光軸偏移棱鏡的分離視圖。
參照?qǐng)D4，其上顯示圖像的屏幕250安裝在機(jī)殼200的前表面，反射鏡240傾斜地安裝在機(jī)殼200的后側(cè)，并且面對(duì)著屏幕250。機(jī)殼200的下部設(shè)置的是投影裝置，用于將圖像光經(jīng)反射鏡240投射到屏幕250上，該投影裝置包括光源210，用于發(fā)出使用鹵素和氙產(chǎn)生的光；液晶顯示器裝置220，用于使用從光源210發(fā)出的光來產(chǎn)生圖像；及投影透鏡單元230，用于經(jīng)反射鏡240將由液晶顯示器裝置220產(chǎn)生的圖像放大/投射到屏幕上。
如圖5所示，作為本發(fā)明的特征部分，投影透鏡單元230包括第一光學(xué)透鏡組L-I，其中順序地設(shè)置了多個(gè)光學(xué)透鏡，以便使從液晶顯示器裝置220入射的圖像光聚焦；光軸偏移棱鏡P，用于通過將光軸偏轉(zhuǎn)預(yù)定角度，來使透過第一光學(xué)透鏡組L-I的圖像光的光軸偏轉(zhuǎn)；及第二光學(xué)透鏡組L-II，其中順序地設(shè)置了多個(gè)光學(xué)透鏡，以便使其光軸由光軸偏移棱鏡P偏移的圖像光聚焦，并將該圖像光放大/投射到屏幕250上。
第一光學(xué)透鏡組L-I包括至少一個(gè)凸透鏡L1、凹透鏡L2和消球差透鏡L3，以便使入射光聚焦。
第二光學(xué)透鏡組L-II包括至少一個(gè)凸透鏡L4、凹凸透鏡L5、凹透鏡L6和消球差透鏡L7，其光軸相對(duì)于第一光學(xué)透鏡組L-I的光軸同軸設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明，光軸偏移棱鏡P呈五角形，以便使光入射面Pi和光出射面Po分別垂直于主光軸，以使透過第一光學(xué)透鏡組L-I的圖像光的主軸偏轉(zhuǎn)一角度，該角度范圍為90°到135°。
另外，光軸偏移棱鏡P最好采用基于光學(xué)塑料的材料制成。如圖所示，分別在光入射面Pi和光出射面Po上形成由至少一層組成的消反射薄膜P1，并在光反射面Pr上形成由鋁(Al)或銀(Ag)制成的另一反射薄膜P2。
在本發(fā)明的背式LCD投影裝置中，由液晶顯示器裝置220形成的圖像光通過安裝在投影透鏡單元230中的第一光學(xué)透鏡組L-I，然后入射到光軸偏移棱鏡P的光入射面Pi。這里，由于形成在光入射面Pi上的消反射薄膜P1減小了入射圖像光的反射率，因此，其透射率增大。
入射到光入射面Pi的圖像光的主光軸由光軸偏移棱鏡P的光反射面Pr偏轉(zhuǎn)一角度，該角度范圍為90到130°，從而使其光路偏移以通過第二光學(xué)透鏡組L-II，然后發(fā)射到光出射面Po。這里，由于形成在光出射面Po上的反射薄膜P1減小了發(fā)射的圖像光的反射率，因此，其透射率增大。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，當(dāng)入射到光反射面Pr的圖像光光軸的環(huán)境光入射角度滿足折射率，即棱鏡材料的折射率，的全反射條件時(shí)，可不形成在光反射面Pr上形成的反射薄膜P2。此外，光軸偏移棱鏡P的光入射面Pi和光出射面Po可被彎曲成具有任意曲率。
如上所述，其光路由光軸偏移棱鏡P偏轉(zhuǎn)并且透過第二光學(xué)透鏡組L-II的圖像光由反射鏡240反射，然后被放大/投射到屏幕250，從而在屏幕250上顯示所需要的圖像。因此，由于投影透鏡單元230的焦距被縮短，所以，減小了圖像光的投影距離，從而減小了投影透鏡單元230在機(jī)殼200中所占據(jù)的空間。因此，可使整個(gè)投影系統(tǒng)變小和輕，而同時(shí)使屏幕保持與傳統(tǒng)屏幕一樣大。類似地，在使整個(gè)投影系統(tǒng)的尺寸與傳統(tǒng)系統(tǒng)保持相同的同時(shí)，可得到更大的屏幕。
如上所述，在本發(fā)明的背式LCD投影裝置中，提供一種投影透鏡單元，構(gòu)造為使得圖像光的光軸偏轉(zhuǎn)預(yù)定角度，然后偏移以減小從投影透鏡單元到屏幕的投影距離，從而減小整個(gè)投影裝置中由投影透鏡單元所占據(jù)的空間，從而，使整個(gè)系統(tǒng)變輕和小，而同時(shí)又使屏幕與傳統(tǒng)屏幕一樣大。
權(quán)利要求
1.一種背式(rear-type)液晶顯示(LCD)投影裝置，具有光源；圖像源，用于使用從光源發(fā)出的光來產(chǎn)生圖像；及投影透鏡單元，用于將從圖像源產(chǎn)生的圖像光放大/投射到屏幕上，其中所述投影透鏡單元包括第一光學(xué)透鏡組，其中順序設(shè)置有多個(gè)光學(xué)透鏡，以使從圖像源入射的圖像光聚焦；光路偏移裝置，用于通過將透過第一光學(xué)透鏡組的圖像光的光軸偏轉(zhuǎn)預(yù)定角度，來偏移光路；及第二光學(xué)透鏡組，用于將其光軸由光路偏移裝置偏移的所述圖像光聚焦，并將聚焦后的圖像光放大/投射到屏幕上。
2.如權(quán)利要求1所述的背式LCD投影裝置，其中所述光路偏移裝置是這樣構(gòu)成的，即，使透過第一光學(xué)透鏡組的圖像光的主光軸偏轉(zhuǎn)一角度，該角度范圍為90°到135°，從而被偏移。
3.如權(quán)利要求1所述的背式LCD投影裝置，其中所述光路偏移裝置是光軸偏移棱鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的背式LCD投影裝置，其中所述光軸偏移棱鏡是由基于光學(xué)塑料的材料制成的。
5.如權(quán)利要求3所述的背式LCD投影裝置，其中所述光軸偏移棱鏡具有包括至少一層的消反射薄膜，所述消反射膜形成在其光入射和出射面上。
6.如權(quán)利要求3所述的背式LCD投影裝置，其中所述光軸偏移棱鏡具有由Al(鋁)或Ag(銀)制成的反射薄膜，形成在其光反射面上。
7.如權(quán)利要求3所述的背式LCD投影裝置，其中所述光軸偏移棱鏡是五角形的，并且其光入射和出射面分別垂直于光軸。
8.如權(quán)利要求3所述的背式LCD投影裝置，其中所述光軸偏移棱鏡的光入射和出射面分別具有任意曲面。
全文摘要
一種背式液晶顯示器(LCD)裝置,具有:光源;圖像源,使用從光源發(fā)出的光來產(chǎn)生圖像;及報(bào)影透鏡單元,將從圖像源產(chǎn)生的圖像光放大/投射到屏幕,該投影透鏡單元包括:第一光學(xué)透鏡組,其中順序設(shè)置有多個(gè)光學(xué)透鏡,以使從圖像源入射的圖像光聚焦;光路偏移裝置,通過將經(jīng)過第一光學(xué)透鏡組的圖像光的光軸偏轉(zhuǎn)預(yù)定角度來偏移光路;第二光學(xué)透鏡組,將其光軸由光路偏移裝置偏移的圖像光聚焦,并將聚焦后的圖像光放大/投射到屏幕上。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1254101SQ9912445
公開日2000年5月24日 申請(qǐng)日期1999年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月17日
發(fā)明者盧正鎬, 洪昌完 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社