专利名称：宽银幕液晶投影显示照明装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种宽银幕液晶投影显示照明装置。
背景技术：
液晶投影仪广泛应用于电化教学、办公、商务以及广告娱乐等方面，而且已经逐步走进了家庭。为了满足适应各式各样的市场需求，投影仪的规格和款式也千变万化。与普通投影画幅为4∶3的投影仪相比，16∶9的宽银幕投影仪在宽度方向上具有更为广阔的视场，能提供更强的视觉效果，因而逐步受到市场的青睐。复眼透镜结构是一种最为常见的投影系统照明方式。本专利的方案正是在此基础上提出的。
根据复眼透镜的工作原理，复眼阵列I中每个子透镜的形状必须与液晶板相同，对于宽银幕的液晶投影仪，每个子透镜的长宽比也应为16∶9。传统的宽银幕投影仪的设计就是采用两块子透镜长宽比为16∶9的复眼透镜，复眼透镜I将从光源发出的光束分成许多子光束聚焦在复眼透镜II上，同时复眼透镜II把对应的复眼透镜I中的子复眼成像在液晶板上，不同子光束在液晶板上的相互重叠，从而提供了均匀的照明。复眼透镜II上的焦点光斑为光源灯丝的像，呈椭圆型，其大小主要取决于光源的参数。另外，为了提高系统的光能量，通常复眼透镜I中的子复眼都进行了偏心，复眼透镜II中的子复眼光学中心保持不变，这样增大了轴外像差。综合以上两点，通常灯丝像的尺寸会远大于复眼透镜II中的子复眼，落在对应子复眼之外的光线无法被系统利用，这就造成了光能的损失。除此之外，还有在4∶3的投影系统中依靠电路控制将屏幕分割成为16∶9，这种方法也会造成较大的能量损失。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种宽银幕液晶投影显示照明装置，克服采用16∶9的复眼透镜而造成的照明装置光能量的损失。
一种宽银幕液晶投影显示照明装置依次具有光源、复眼透镜组、偏振转换系统、柱面透镜组、透镜和液晶板，其中，复眼透镜组由复眼透镜I和复眼透镜II组成，柱面透镜组由两柱面透镜组成。
另一种宽银幕液晶投影显示照明装置依次具有光源、复眼透镜组、偏振转换系统、非球面透镜组、透镜和液晶板，其中，复眼透镜组由复眼透镜I和复眼透镜II组成，非球面透镜组由两非球面透镜组成。
本实用新型的优点为1)运用长宽比在4∶3～16∶9之间的复眼透镜组都可得到16∶9的宽银幕投影显示；2)运用长宽比在4∶3～16∶9之间的复眼透镜组可以提高系统的能量利用率，减少能量损失；3)使用柱面透镜、双圆锥透镜和非球面透镜的系统仍保持光分布均匀性。
图1是传统宽银幕液晶投影显示照明装置结构示意图；图2是使用柱面透镜组的宽银幕液晶投影显示照明装置结构示意图；图3是使用非球面透镜的宽银幕液晶投影显示照明装置结构示意图。
具体实施方式
一种宽银幕液晶投影显示照明装置依次具有光源1、复眼透镜组3、偏振转换系统4、柱面透镜组6、透镜8和液晶板9，其中，复眼透镜组3由复眼透镜I3a和复眼透镜II3b组成，柱面透镜组6由柱面透镜6a、6b组成。
另一种宽银幕液晶投影显示照明装置依次具有光源1、复眼透镜组3、偏振转换系统4、非球面透镜组7、透镜8和液晶板9，其中，复眼透镜组3由复眼透镜I3a和复眼透镜II3b组成，非球面透镜组7由非球面透镜7a、7b组成。
本实用新型采用的复眼透镜子复眼的长宽比范围在4∶3～16∶9之间，而液晶板的长宽比为16∶9。根据复眼照明的工作原理，要将复眼透镜I中子复眼(4∶3～16∶9)成像到液晶板(16∶9)上，此时在长度和宽度两个方向上需要的放大倍率不同，可以通过引入两块柱面透镜分别对两个相互垂直的方向进行不同比例的放大。由于柱面透镜组物体所成的子午像和弧矢像并不重合，所以必须使用至少两组分离的柱面透镜，使复眼透镜I经过柱面透镜后在长度和宽度方向上均能成像在液晶板上。
柱面透镜的引入使得复眼透镜的子复眼长宽比可以选取任意比例，可根据灯丝的弧长等特性来确定最佳的子复眼长宽比，原则就是复眼透镜中的子复眼经过偏心后，尽可能多的光斑集中在与其相应的子复眼上，减少能量损失。
如图1所示，该装置由光源1、复眼透镜组2、偏振转换系统4、透镜5、透镜8以及液晶板9组成，其中，复眼透镜组2由复眼透镜I2a和复眼透镜II2b。灯碗选取抛物碗，光源发出的光经过反光碗之后为类平行光。复眼透镜I2a、II2b的子复眼长宽比为16∶9。其工作原理为复眼透镜I将从灯源发出的光分成许多子光束聚焦于复眼阵列II。通过复眼透镜II的会聚光经过偏振转换系统变为线偏振光。再经过透镜5和透镜8，使复眼透镜I中的子透镜均成像在液晶板上，不同子光束在液晶板上的相互重叠，从而得到均匀照明。此外通过复眼透镜II成像，将光源的圆形光斑转换为液晶板所需要的矩形光斑，减少了能量损失。
传统宽银幕液晶投影显示照明设计在液晶板宽度方向上有两条较宽的能量带，这部分能量分布在液晶板之外，无法被利用。这两条能量带是由于复眼透镜II上的光斑大于子复眼造成的。从而在宽度方向上能量的损失远大于长度方向，可以表明，对于每个子复眼，落在上下相邻子复眼的光能总和大于落在左右相邻子复眼的光能总和。
传统宽银幕液晶投影显示照明设计在复眼透镜II的子复眼中间两列复眼光斑几乎连成一片，有较多能量分布在上下相邻的子复眼内。这两列的光斑是造成宽度方向上所示的两条能量带的主要原因。旁边两列光斑会造成长度方向上形成液晶板形状之外的两条能带，由于这时子复眼之外的能量不高，所以在图中不能明显看出。为了减少液晶板宽度方向上的能量损失，本实用新型提出使用长宽比在4∶3～16∶9之间的复眼透镜，使复眼透镜II的子复眼在宽度方向上变宽，减少落在其他子复眼上的光能量。
如图2所示，图中所有元件的标号与图1相对应，只是将图1中的透镜5拆分为两块母线互相垂直的柱面透镜6a和柱面透镜6b，通过柱面透镜将4∶3的光斑整形为16∶9。对于子复眼为任意长宽比的复眼透镜I，改变两块柱面透镜的焦距，都可以使其成像为液晶板的大小。从而使落在液晶板之外的光线大大减少了，总输出光能也大大提高。
由图2可以看出，柱面透镜6b的通光口径较大，因为光线经过第一块柱面透镜6a，只有长度方向上的光线进行了会聚，宽度方向的光线保持不变。为了减小柱面透镜6b的通光口径，可以将柱面透镜6a改进为双圆锥透镜或其它类型的非球面透镜7a。图3为改进后的装置结构图。改进后的双圆锥透镜或非球面透镜在子午和弧矢两个方向均有光焦度，可以对宽度方向上光线也进行限制，从而减小柱面透镜6b的口径。
权利要求1.一种宽银幕液晶投影显示照明装置，其特征在于，它依次具有光源(1)、复眼透镜组(3)、偏振转换系统(4)、柱面透镜组(6)、透镜(8)和液晶板(9)，其中，复眼透镜组(3)由复眼透镜I(3a)和复眼透镜II(3b)组成，柱面透镜组(6)由柱面透镜(6a)、(6b)组成。
2.根据权利要求1所述的一种宽银幕液晶投影显示照明装置，其特征在于所说复眼透镜中子复眼的长宽比范围为4∶3～16∶9。
3.一种宽银幕液晶投影显示照明装置，其特征在于，它依次具有光源(1)、复眼透镜组(3)、偏振转换系统(4)、非球面透镜组(7)、透镜(8)和液晶板(9)，其中，复眼透镜组(3)由复眼透镜I(3a)和复眼透镜II(3b)组成，非球面透镜组(7)由非球面透镜(7a)、(7b)组成。
4.根据权利要求3所述的一种宽银幕液晶投影显示照明装置，其特征在于所说复眼透镜中子复眼的长宽比范围为4∶3～16∶9。
专利摘要本实用新型公开了一种宽银幕液晶投影显示照明装置。提出了在照明装置中引入柱面透镜、双圆锥透镜和其它类型的非球面透镜来提高能量利用率的方法。该装置依次具有光源、复眼透镜组、偏振转换系统、柱面透镜组(或非球面透镜组)、透镜和液晶板。本实用新型的优点是1)运用长宽比在4∶3～16∶9之间的复眼透镜组都可得到16∶9的宽银幕投影显示；2)运用长宽比在4∶3～16∶9之间的复眼透镜组可以提高装置的能量利用率，减少能量损失；3)使用柱面透镜、双圆锥透镜和其他类型的非球面透镜的装置仍保持光分布均匀性。
文档编号G02B27/18GK2727769SQ0321059
公开日2005年9月21日 申请日期2003年9月10日 优先权日2003年9月10日
发明者周平, 李海峰, 郑臻荣, 林宇翔 申请人:浙江大学