专利名称：节省空间的背投装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对于给定屏幕尺寸节省空间的背投器。
背景技术：
根据现有技术，诸如图1所示的背投器(backprojector)1之类的背投器是已知的。
背投器1包括壳体17；像源10；投影透镜11，其由像源10产生的像束(image beam)照明；第一偏折镜(folding mirror)12，其偏折来自于投影透镜11的入射像束15；第二偏折镜13，其偏折来自于第一偏折镜12的入射像束15，并且与垂线成大约36°角；和具有h1高度的垂直背投屏14。
像束15相对于它的光轴16是对称的。
如图1所示，为了使投影透镜和像源不与像束相交，必须将投影透镜和像源放置在屏14的下方。另外，这样的投影仪的缺点为在屏下方具有相对大的高度h2(或“下颚(chin)”)。因此，从前视点看的空间需要相对大，反而是在具有传统显像管或LCD或等离子显示屏的电视上该下颚高度相对小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是减小现有技术的这些缺点。
更具体地说，本发明要解决的技术问题是减小背投器的下颚高度，同时保留相对浅的深度。
因此，本发明提出一种背投装置，其包括像源、投影透镜、偏折镜和投影屏，所述像源使像束向着偏折镜透射通过投影透镜，所述偏折镜将所述像束向着投影屏反射。
根据本发明，偏折镜的表面与投影屏之间的角度大于或等于45°，所述像束的光轴在邻近于与所述投影透镜相对的边缘的区域到达所述投影屏，所述区域的高度小于或等于所述投影屏的高度的1/4。
优选地，所述区域的高度小于或等于所述投影屏的高度的1/10。
根据本发明的特定特征，所述偏折镜的表面与所述投影屏之间的角度小于或等于55°。
根据本发明的优势特征，所述偏折镜与所述投影屏之间的最小距离小于或等于5cm，优选地小于或等于1cm。
根据本发明的特定特征，所述投影透镜是广角透镜，第一半视场角(half-field angle)(γ)大于或等于50°。
有利的是，所述投影透镜包括由偏转镜分开的后组和前组。
优选地，出射光瞳(exit pupil)与所述投影屏之间的光学距离小于或等于所述投影屏的高度。
通过下面参考附图的说明，本发明将得到更好地理解，其它特征和优势将会清楚，附图中图1所示为现有技术的投影器；图2所示为根据本发明具体实施例的投影器的侧视图；图3和4分别示出相应于本发明的改型实施例的投影器的侧视图和前视图。
具体实施例方式
图2所示为根据本发明具体实施例的投影器，其包括壳体27；像源20(通常是产生光束的光源和利用合适的光学元件来由光束照射的成像器；成像器例如是DMD(来自Texas Instrusments的“数码微镜器(Digital Micromirrors Device)”)、透射LCD(“液晶显示器”)或LCOS(“硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon)”)；
投影透镜21，其由像源20产生的成像束(imaging beam)照射；平直的偏折镜23，其偏折来自于投影透镜21的入射像束25；和具有h高度的背投屏24。
投影透镜21优选地是广角透镜，也就是说，半视场角γ大于或等于50°。在图2的实施例中，半视场角γ等于54°。
根据本发明，入射像束25与偏折镜23的垂线所成的角优选地在48°和50°之间，一般更严格地为大于45°并小于或等于55°，这使得可以具有最小的可能的深度。
偏折镜23和背投屏24的法线在同一平面上。偏折镜23和背投屏24相对于投影器2的垂直中平面(mid-plane)是对称的；在偏折镜23上反射之前和之后的像束25的光轴也在该中平面上。根据本发明，假定投影透镜在壳体27的底部，那么像束25的光轴250到达背投屏24的顶部，所述像束25在到达偏折镜23之前从底到顶传播。更具体地说，光轴250在图2所标出的A区域到达背投屏24，A区域的高度优选地小于或等于背投屏24的高度的1/4，而更优选地是1/10设h’为从光轴250到与背投屏24的顶部在背投屏24上的作用点(point of impact)的距离，h为背投屏24的高度，则h’小于或等于h/4，而更优选地是h/10。
偏折镜23将全部像束25送回到背投屏24。偏折镜23优选地是梯形的。根据本发明的改型实施例，它是矩形的。
偏折镜23的顶侧与背投屏24平行。偏折镜23和背投屏24的顶部优选地是大致邻近的，它们分开的距离d小于或等于5cm，优选地是小于或等于1cm。
根据本发明，偏折镜23与背投屏24所成的角β大于45°，优选地是在48°与50°之间，一般更严格地是大于45°并小于或等于55°。角β越小，偏折镜23与背投屏24越靠近，壳体27的深度p越浅，壳体27的深度p可以接近于背投屏24的高度的一半。
所投影的图像大致是离轴的(off-axis)，在投影透镜21的出射口处的像束25的光轴250与最靠近背投屏的射线(ray)251所成的角γ′例如等于6°，同时保留小于20°且优选地小于或等于15°。根据所示例子，h’例如是接近62mm，此时γ′为6°，590mm的投影透镜21的出射光瞳(其在偏折像束以前的图像p如图2所示)与620mm的背投屏高度h之间形成光学距离d1。通常，光轴越高地到达偏折镜，投影透镜越靠近背投屏，γ′越小。
在由偏折镜25进行的偏折以前的像束25在图2中以虚线表示。应该注意，这种偏折方法是违背不以这种方式偏折投影像束(projection beam)的本领域技术人员的先入之见的，所述这种方式具体地说是，偏折镜与背投屏之间的角β大于或等于45°，优选地小于或等于55°，像束的光轴在大致邻近于与所述投影透镜21相对的背投屏24边缘的区域到达所述背投屏24，所述区域的高度小于或等于所述背投屏的高度的1/4，优选地是所述背投屏的高度1/10。
根据本发明，这种不寻常的布置意味着靠近背投屏的顶部的中心领域(field)对应于靠近所述光轴的领域。
背投屏24是由菲涅尔透镜构成的屏幕，优选地是折射的，与微透镜屏(lenticular screen)有关，背投屏24适合于从接近于0°直到相对大的值(但限于大约60°)的入射角φ范围。该背投屏优选地是折射型的。投影器的不同元件特别是偏折镜23和背投屏24的布置使得可以不会被由在背投屏24上的图像束的反射所导致的有害反射(flare)妨碍对于大入射角，在反射的损失最大的情况下，有害反射不朝着反射镜改变方向；因而有害反射不能返回到背投屏24，由此不会降低在背投屏24上的图像质量。这通过像束260的射线在图2中说明，所述像束260主要以射线261的形式向着观众透射，而其因在背投屏24上反射所导致的有害反射261消失，不会降低图像的质量。
当然，像源20和投影透镜21定位成使得它们不妨碍像束25的传播，尤其是在投影镜23上反射之后。
以这样的方式，在具有大屏幕(例如大于1106×620mm的16∶9屏幕)的背投器中，像源20和投影透镜21可以容纳在从前视点看的背投屏24的范围(template)内。为了更易于在该范围内放置像源20，根据本发明的改型实施例，所述像源20包括在成像器和投影透镜21之间的平直的偏折镜，使得在被偏转以前的像束的光轴是大致水平的。在这样的情况下，除了偏转镜外，所述像源的不同元件被放置在背投器的一侧。
根据本发明的改型实施例，其极其适合于带有小屏幕(例如等于或小于1106×620mm的16∶9屏幕)的背投器，投影透镜被偏折，使得像源20和投影透镜21容纳在从前视点看的背投屏24的范围内。基于这种改型的背投器3在图3和4中得到说明。
背投器3包括与背投器2的元件23、24和27相似的元件；它们也被相似地布置。因而它们具有相同的附图标记，并不再进一步对其描述。
背投器3包括像源32，其与像源20相似；投影透镜30，其包括透镜的后组301和透镜的前组300；和第一偏转镜33，其向着透镜的后组301偏折来自于像源32的像束；和第二偏转镜34，其向着透镜的前组300偏折来自于透镜的后组301的像束。
这些元件30、32、33和34被放置在来自于透镜的前组300的像束25的下方，以不妨碍像束25的传播。
第二偏转镜34的光轴和后组301及前组300的光轴位于背投屏24的中平面上。前组300的光轴倾斜成使得前组300用与参考图2所描述的像束相似的像束25来照射偏折镜23。
像源32具有不位于背投屏24的中平面上的光轴。因此，壳体27的深度h、宽度和高度没有增加。
自然，本发明不局限于上述实施例。
具体地说，背投器可以被不同地定向(例如，顶部和底部颠倒(到达偏折镜的像束的光轴被从顶到底定向)，或者成为右和左部分(到达偏折镜或背投屏的像束的光轴是水平的))。
背投器的屏幕可以具有不同的尺寸(例如15”、21″)和/或不同的格式(16∶9或4∶3)。
根据本发明，本领域技术人员还可以使用任何像源，所述像源包括一个或多个光源、一个或多个具有合适的光学元件(例如反射镜、偏振器、透镜和或棱镜)的成像器。
权利要求
1.一种背投装置(2、3)，其包括像源(20)、投影透镜(21、30)、偏折镜(23)和投影屏(24)，所述像源使像束(25)向着所述偏折镜透射通过所述投影透镜，所述偏折镜将所述像束向着所述投影屏反射，其特征在于所述偏折镜的表面与所述投影屏之间的角度(β)大于或等于45°，所述像束的光轴(250)在邻近于与所述投影透镜相对的边缘的区域(A)到达所述投影屏，所述区域的高度(h’)小于或等于所述投影屏的高度(h)的1/4。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述区域的高度小于或等于所述投影屏的高度的1/10。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述偏折镜的表面与所述投影屏之间的角度小于或等于55°。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于所述偏折镜与所述投影屏之间的最小距离(d)小于或等于5cm。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述偏折镜与所述投影屏之间的最小距离小于或等于1cm。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的装置，其特征在于所述投影透镜是广角透镜，第一半视场角(γ)大于或等于50°。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的装置，其特征在于所述投影透镜(30)包括由偏转镜分开的后组(301)和前组(300)。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的装置，其特征在于出射光瞳与所述投影屏之间的光学距离(d1)小于或等于所述投影屏的高度。
全文摘要
本发明涉及一种背投装置(2)，其包括像源(20)、投影透镜(21)、偏折镜(23)和投影屏(24)，所述像源使像束(25)向着偏折镜透射通过投影透镜，所述偏折镜将所述像束向着投影屏反射。为了减小在投影屏下的装置的高度，偏折镜的表面与投影屏之间的角度(β)大于或等于45°，像束的光轴(250)在邻近于与投影透镜相对的边缘的区域(A)到达投影屏，所述区域的高度(h’)小于或等于投影屏的高度(h)的1/4。
文档编号H04N9/31GK1812527SQ20061000363
公开日2006年8月2日 申请日期2006年1月9日 优先权日2005年1月7日
发明者让-雅克·萨克雷, 帕斯卡尔·贝努特 申请人:汤姆森特许公司