專利名稱：投射式圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
根據本發明的設備涉及一種投射式圖像顯示裝置，更具體地講，涉及一種極其纖小的圖像顯示裝置，其在屏幕的底部和機殼的底部之間的高度減小。
背景技術：
投射式圖像顯示裝置是這樣的裝置，其中，顯示元件選擇性地透射從光源發射出的光以形成彩色圖像。所述彩色圖像被放大并被投射到屏幕上。
近來，不管是否是大系統都具有有限的屏幕大小的布朗管(brown tube)已經被能夠實現大屏幕尺寸的厚度薄的顯示裝置所替代。目前，投射式顯示裝置組成這些顯示裝置的大部分。投射式圖像顯示裝置具有纖小的外形和小尺寸的組件，同時實現大屏幕，從而所述顯示裝置可占據小面積同時實現大屏幕，還提供高質量的圖像。
為了實現大屏幕和纖小外形的投射式圖像顯示裝置，投射式光學系統應該產生發散角大的一束光線。但是，當投射式光學系統被設置在屏幕中間時，從投射式光學系統發射出的一束光線入射到屏幕上的角度受到限制。參照圖1，為了使圖像顯示裝置的外殼50變纖小，投射式光學系統20被設置在屏幕40的下方并且相對于屏幕成斜角設置。當投射式圖像顯示裝置運行時，由顯示元件10形成的圖像被放大并且通過投射光學系統20被投射到反射鏡30上，反射鏡30將圖像反射到屏幕40上。結果，與投射到屏幕上的光束的斜截面對應的圖像形成在屏幕40上，從而實現大屏幕。
但是，當投射式光學系統20位于屏幕40下方時，外殼50的底部和屏幕40的底部之間的部分(以下稱為‘頦部’)的高度h增大。
發明內容
本發明提供一種具有減小的頦部高度和纖小外形的投射式圖像顯示裝置，并且不與投射光學系統的光路發生干涉。
根據本發明的示例性方面，提供一種投射式圖像顯示裝置，包括機殼；屏幕，設置在機殼的前側；投射光學系統，設置在屏幕下方，其用于放大和投射由顯示元件形成的圖像；光路改變單元，設置在機殼的底部上，其反射被投射光學系統放大和投射的圖像；反射單元，在屏幕下方相對于屏幕傾斜地設置，其將被光路改變單元反射的圖像廣角發散地反射到屏幕。投射光學系統被設置在如下空間中，所述空間在穿過反射單元的有效平面的下端的并且與屏幕垂直的水平面之上，在機殼的前側之后，并且在由入射到屏幕的底部上的光線的路徑形成的下光線平面之下。
根據本發明的另一示例性方面，提供一種投射式圖像顯示裝置，包括機殼；屏幕，設置在所述機殼的前側上；投射光學系統，設置在所述屏幕下方，將由顯示元件形成的圖像放大并投射；光路改變單元，設置在機殼的底部上，其用于反射被投射光學系統放大和投射的圖像；反射單元，設置在屏幕之下，其廣角地反射被光路改變單元反射的圖像；后反射鏡，在屏幕和投射光學系統之間被設置為與屏幕平行，其將被反射單元反射的圖像反射到屏幕。投射光學系統被設置在穿過反射單元的有效平面的下端并且與屏幕垂直的水平面之上。
通過下面結合附圖對本發明示例性實施例進行的詳細描述，本發明的上述和其它示例性特點和方面將會變得更加清楚，其中圖1是傳統的投射式圖像顯示裝置的示意圖；圖2是表示根據本發明示例性實施例的投射式圖像顯示裝置的光學布置的示意性側視圖；圖3是表示圖2的投射式圖像顯示裝置的投射光學系統的示意圖；圖4是圖2的投射式圖像顯示裝置的示意性后視圖；圖5和圖6是圖3的投射光學系統的光學圖；圖7是表示根據本發明另一示例性實施例的投射式圖像顯示裝置的光學布置的示意性側視圖；圖8是表示圖7的投射式圖像顯示裝置的投射光學系統的示意圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖更加全面地描述本發明，圖中顯示了本發明的示例性實施例。在附圖中，為了清楚起見，放大了層的厚度和區域。附圖中相同的標號指代相同的元件，因此不重復對它們的描述。
圖2是表示根據本發明示例性實施例的投射式圖像顯示裝置的光學布置的示意性側視圖。參照圖2，投射式圖像顯示裝置包括機殼210、設置在機殼210的前側211上的屏幕200、設置在機殼210中在屏幕200下方的投射光學系統110、設置在機殼210的底部上的光路改變單元150、與屏幕200成斜角地設置并且在屏幕200下方的反射單元160和設置在投射光學系統110中的折疊式反射鏡170。
圖3示意性地示出了在顯示元件100和反射單元160之間的光學系統，不包括光路改變單元150和折疊式反射鏡170。現在將參照圖2和圖3描述投射光學系統110。
顯示元件100利用從圖像信息輸入單元(未示出)輸入的圖像信息來調節接收到的光束以形成圖像。顯示元件100可以是數字微鏡裝置(DMD)、液晶顯示器(LCD)、光柵光閥(GLV)或者硅基液晶(LCoS)。
投射光學系統110包括第一透鏡組120、第二透鏡組130和第三透鏡組140。
第一透鏡組120控制由顯示元件100形成的圖像的焦距。第一透鏡組120可包括至少一個非球面透鏡并且可具有遠心光學系統的特性。
第二透鏡組130將從第一透鏡組120透射的圖像轉換成第二透鏡組130和第三透鏡組140之間的中間圖像130a。
第三透鏡組140將由第二透鏡組130形成的中間圖像130a放大以形成與反射單元160對應的大尺寸的圖像。
反射單元160具有負光焦度，以進一步放大被投射光學系統110放大的圖像，并且允許廣角圖像被反射到屏幕上(見圖2中的200)。參照圖2，反射單元160被設置在屏幕200之下，以傾斜地將圖像反射到屏幕200上并且實現極其纖小的圖像顯示裝置。為了糾正當廣角地反射圖像時可能出現的像差，反射單元160可以是非球面鏡。
即使通過反射單元160糾正了像差，但是可能產生畸變。為了消除這種畸變，投射光學系統110預先產生與反射單元160產生的畸變的形狀相反的畸變，從而消除反射單元160產生的畸變。例如，第二透鏡組130可產生第一畸變以消除由反射單元160產生的畸變。另一種方式是，第三透鏡組140可產生第二畸變以消除由反射單元160產生的畸變。另外，第一畸變和第二畸變可以組合以同時消除由反射單元160產生的畸變。
圖4是圖2的投射式圖像顯示裝置的示意性后視圖。圖5和圖6是投射光學系統110、光路改變單元150和折疊式反射鏡170的光學圖。現在，將參照圖2到圖6描述根據本發明實施例的投射式圖像顯示裝置的光學布置。
屏幕200被設置在機殼210的前側211上。
參照圖2，投射光學系統110被設置在由水平面P、機殼210的前側211和下光線平面L包圍的空間205中。水平面P是穿過反射單元160的有效平面S的下端的平面，并且其與屏幕200垂直。有效平面S是反射單元160的反射平面的一部分，在屏幕200上形成圖像的光被反射單元160反射。下光線平面L是在屏幕200上形成圖像的光線形成的平面，并且所述下光線平面L入射到屏幕200的最下部。
投射光學系統110的最后一個透鏡的光軸應該與光路改變單元150相交，從而來自投射光學系統110的光向設置在機殼210的底部212上的光路改變單元150透射。這樣，折疊式反射鏡170被設置在第三透鏡組140中，如圖5和圖6所示。
第三透鏡組140可被分成鄰近第二透鏡組130的第一投射透鏡組142和鄰近光路改變單元150的第二投射透鏡組144。折疊式反射鏡170形成第一投射透鏡組142和第二投射透鏡組144之間的分界線。折疊式反射鏡170將穿過第一投射透鏡組142的光反射到第二投射透鏡組144。通過改變折疊式反射鏡170被放置的角度可控制光被反射的角度。
第一投射透鏡組142可被放置為與機殼210的前側平行，從而投射光學系統110可被設置在空間205中。第一投射透鏡組142還可被設置為與機殼210的底部212平行。第二投射透鏡組144的光軸可以與第一投射透鏡組142的光軸垂直，并且面對光路改變單元150。
顯示元件100、第一透鏡組120和第二透鏡組130與第一投射透鏡組142的光軸同軸地設置，從而包括顯示元件100和第一投射透鏡組142的一系列光學元件被布置在空間205中。根據光學設計，用于使光路拐彎的第二折疊式反射鏡可被設置在投射光學系統110中，以進一步減小投射光學系統110的長度。例如，可在第一透鏡組120和第二透鏡組130之間設置折疊式反射鏡。
光路改變單元150將穿過第二投射透鏡組144的光反射到反射單元160。光路改變單元150被設置在機殼210的底部212上。光路改變單元150可以是平面鏡。參照圖2，由于屏幕200的位置和與其對應的反射單元160的位置可被控制的余地相對較小，所以投射光學系統110在空間205中的位置可以通過控制光路改變單元150的入射角θ來布置。
另外，光路改變單元150可被設置為接近反射單元160，從而可以進一步減小頦部的高度，即進一步減小屏幕200的底部和底部212之間的距離。
當使用具有F/#2.5和遠心光學特性的投射光學系統來實現56英寸屏幕的根據本發明當前示例性實施例的投射式光學系統時，投射式光學系統的機殼的厚度B1可以是230mm或者更小，并且頦部的高度A1可以是160mm。因此，可實現具有更小的頦部高度的和極其纖小的外形的圖像顯示裝置。
圖7是表示根據本發明另一示例性實施例的投射式圖像顯示裝置的光學布置的示意性側視圖，圖8示意性地表示了顯示元件100和屏幕200之間的光學系統，不包括光路改變單元150和折疊式反射鏡170。
參照圖7和圖8，投射式圖像顯示裝置包括機殼215、設置在機殼215的前側上的屏幕200、設置在屏幕200后面的投射光學系統110、設置在機殼215的底部上的光路改變單元150、設置在屏幕200下方的反射單元160、在屏幕200與投射光學系統110之間設置為與屏幕200平行的后反射鏡180以及設置在投射光學系統110中的折疊式反射鏡170。投射光學系統110包括第一透鏡組120、第二透鏡組130和第三透鏡組140。
參照圖7和圖8，由于根據本實施例的在投射式圖像顯示裝置中的顯示元件和反射單元160之間的光學系統基本上與根據本發明先前實施例的投射式圖像顯示裝置中的光學系統相同，所以將省略對其構造和操作的描述。現在將詳細描述與后反射鏡180和投射光學系統110相關的光路。
參照圖7，投射光學系統110被設置在水平面P上的后反射鏡180后方的空間206中。水平面P穿過反射單元160的有效平面S的下端，并且與屏幕200垂直。
機殼215可以較薄，并且投射光學系統110可被設置為緊靠后反射鏡180的后側。
光路改變單元150將來自投射光學系統110的光反射到反射單元160。
設置在屏幕200之下的反射單元160和屏幕200被設置在后反射鏡180的同一側。反射單元160將被光路改變單元150反射的光廣角地反射到后反射鏡180。
被設置為與屏幕200平行的后反射鏡180將通過反射單元160反射的光反射到屏幕200。參照圖7，后反射鏡180被設置在光路改變單元150的上部之上，并且與光路反射單元150分開預定距離，從而不干擾通過投射光學系統110、光路改變單元150和反射單元160形成的光路。
當使用具有F/#2.5和遠心光學特性的投射光學系統來實現56英寸屏幕的根據本發明當前示例性實施例的投射式圖像顯示裝置時，屏幕200和機殼215的后部之間的距離C可以是110mm或者更小，并且機殼215的安裝了投射光學系統110的部分的厚度可以是110mm。在這種情況下，投射式圖像顯示裝置的厚度B2可以是230mm或更小，而投射式圖像顯示裝置的頦部的高度A2可以是150mm。因此，可實現具有高度矮的頦部的和極其纖小的外形的圖像顯示裝置。
在上述實施例中用于折回光路的反射鏡是可被使用的光路改變裝置的例子，并且根據光學設計，其可以被光路改變裝置代替，例如被全反射棱鏡代替。
如上所述，根據本發明的投射式圖像顯示裝置包括光路改變裝置，從而提供一種具有減小的頦部高度和纖小外形的投射式圖像顯示裝置。即，利用了在入射到屏幕上的光傳播的在所述空間之外的剩余空間，并且可將光學器件放置在所述剩余空間中，從而可使投射式圖像顯示裝置變得緊湊。
雖然已經參照本發明的示例性實施例顯示并描述了本發明，但是本領域技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和范圍的情況下，可在此做出形式上和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種投射式圖像顯示裝置，包括機殼；屏幕，設置在機殼的前側；投射光學系統，設置在屏幕下方，用于放大和投射由顯示元件形成的圖像；光路改變單元，設置在投射光學系統下方，反射被投射光學系統放大和投射的圖像；反射單元，在屏幕下方相對于屏幕傾斜地設置，將被光路改變單元反射的圖像反射到屏幕，其中，投射光學系統被設置在如下空間中，所述空間在穿過反射單元的有效平面的下端的并且與屏幕垂直的水平面之上，在機殼的前側之后，并且在由入射到屏幕的底部上的光線的路徑形成的下光線平面之下。
2.一種投射式圖像顯示裝置，包括機殼；屏幕，設置在所述機殼的前側上；投射光學系統，設置在所述屏幕下方，用于放大和投射由顯示元件形成的圖像；光路改變單元，設置在機殼的底部上，用于反射被投射光學系統放大和投射的圖像；反射單元，設置在屏幕之下，反射被光路改變單元反射的圖像；后反射鏡，在屏幕和投射光學系統之間被設置為與屏幕平行，將被反射單元反射的圖像反射到屏幕，其中，投射光學系統被設置在穿過反射單元的有效平面的下端的并且與屏幕垂直的水平面之上。
3.如權利要求1或2所述的投射式圖像顯示裝置，其中，投射光學系統包括第一透鏡組，控制被顯示元件形成的圖像的焦距；第二透鏡組，將由第一透鏡組形成的圖像轉換成中間圖像；第三透鏡組，放大和投射由第二透鏡組形成的中間圖像。
4.如權利要求3所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第三透鏡組包括使第三透鏡組的光路轉向的折疊式反射鏡。
5.如權利要求4所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第三透鏡組還包括第一投射透鏡組，位于第二透鏡組和所述折疊式反射鏡之間；第二投射透鏡組，位于折疊式反射鏡和光路改變單元之間，其中，第一投射透鏡組的光軸與機殼的前側平行。
6.如權利要求5所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第一投射透鏡組的光軸與機殼的底部平行。
7.如權利要求6所述的投射式圖像顯示裝置，其中，顯示元件、第一透鏡組、第二透鏡組以及第一投射透鏡組的光軸是相同的。
8.如權利要求6所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第二投射透鏡組的光軸與第一投射透鏡組的光軸垂直。
9.如權利要求3所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第一透鏡組是遠心的。
10.如權利要求3所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第一透鏡組包括至少一個非球面透鏡。
11.如權利要求3所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第二透鏡組產生第一畸變以消除反射單元產生的畸變。
12.如權利要求3所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第三透鏡組產生第二畸變以消除反射單元產生的畸變。
13.如權利要求3所述的投射式圖像顯示裝置，其中，第二透鏡組產生第一畸變并且第三透鏡組產生第二畸變，第一畸變和第二畸變一起消除反射單元產生的畸變。
14.如權利要求1或2所述的投射式圖像顯示裝置，其中，反射單元是非球面鏡。
全文摘要
本發明提供一種具有高度矮的頦部的薄的投射式圖像顯示裝置，其包括機殼、屏幕、投射光學系統、光路改變單元和反射單元。屏幕被設置在機殼的前側。投射光學系統用于放大和投射由顯示元件形成的圖像，并且光路改變單元被設置在機殼的底部上，用于反射被投射光學系統放大和投射的圖像。反射單元在屏幕下方相對于屏幕傾斜地設置，用于將被光路改變單元反射的圖像反射到屏幕。投射光學系統被設置在如下空間中，所述空間在與屏幕垂直的水平面之上，在機殼的前側之后，并且在入射到屏幕的底部上的光線的光路之下。
文檔編號H04N5/74GK1940639SQ20061013921
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月18日 優先權日2005年9月26日
發明者李迎鐵, 趙虔皓, 李鐘洙, 樸宰賢 申請人:三星電子株式會社