專利名稱：?jiǎn)纹干涫酵队皺C(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影技術(shù)領(lǐng)域，是一種單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)。
技術(shù)背景現(xiàn)今市場(chǎng)上常見(jiàn)的投影產(chǎn)品很多，我們以液晶投影為例，了解一下投 影技術(shù).液晶投影機(jī)系統(tǒng)按液晶板的數(shù)量可以分為兩種，其一為擁有三片 液晶板的三片式投影機(jī)系統(tǒng)，再有是只使用一片液晶板的單片液晶投影系 統(tǒng).本發(fā)明所采用的為單片液晶板設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)技術(shù)比較成熟，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比 較簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉.下面我們針對(duì)單片液晶投影技術(shù)，了解一下該領(lǐng)域的一 些技術(shù)狀況，及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì).如圖1所示，為單片式投影機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)原理圖，投影儀的成像器 件為液晶板，屬于被動(dòng)式投影方式.利用外光源(金屬鹵素?zé)艋騏HP冷光源) 產(chǎn)生強(qiáng)光線，通過(guò)濾光片濾掉紅外線和紫外線這樣的不可見(jiàn)光，它對(duì)LCD片有一定的損害.透過(guò)兩片多鏡頭鏡片，將光均勻化，并將外光源產(chǎn)生的圓錐 形光校正為和投影圖象近似的矩形光線，在兩片鏡子之間的棱鏡用來(lái)將光 線預(yù)先極性化，這樣處理可以減少光線的損失.之后光線經(jīng)過(guò)一個(gè)凸透鏡 和偏振片，凸透鏡將光線集中，偏振片則進(jìn)一步將光線極性化，使得光線震動(dòng)方向一致，可以被液晶片控制.下一步光線要經(jīng)過(guò)液晶片，信號(hào)源經(jīng)過(guò)模 數(shù)轉(zhuǎn)換，調(diào)制加到液晶板上控制液晶單元的開(kāi)啟及關(guān)閉，從而控制光線的 通過(guò)，由于光線通過(guò)的顏色及強(qiáng)弱不同從而產(chǎn)生了圖象，最后由鏡頭投射 出去.液晶板的大小決定投影機(jī)的大小，液晶板越小，光學(xué)系統(tǒng)越小，投 影機(jī)的體積越小。單片式投影機(jī)的光路簡(jiǎn)單，可以采用較大的液晶板。 判斷投影機(jī)的技術(shù)指標(biāo)包括以下幾個(gè)方面 1.像素及分辨率輸出分辨率是指投影機(jī)投出的圖象分辨率，或叫物理分辨率，實(shí)際分辨率，既LCD液晶板的分辨率，在LCD液晶板上通過(guò)網(wǎng)格來(lái)劃分液晶體， 一個(gè)網(wǎng)格單元為一個(gè)像素點(diǎn)。(例分辨率為800*600的液晶板，就是說(shuō) 在液晶板的橫向上劃分了 800個(gè)像素點(diǎn)，豎向上劃分了 600個(gè)像素點(diǎn))物 理分辨率越高，可接收分辨率的范圍越大，則投影機(jī)的適應(yīng)范圍越廣。通 常用物理分辨率來(lái)評(píng)價(jià)液晶投影機(jī)的主體價(jià)格。最大輸入分辨率是投影機(jī)可接收比物理分辨率大的分辨率，并通過(guò)壓 縮算法將信號(hào)投出，各廠家的產(chǎn)品都有不同的壓縮算法。像素是組成圖象的基本單位，像素?cái)?shù)越多，圖象越細(xì)膩。計(jì)算公式為 像素?cái)?shù)=每片液晶板的物理分辨率*液晶板個(gè)數(shù)。(例分辨率為800*600 的三片液晶投影機(jī)的像素?cái)?shù)為800*600*3=150萬(wàn))水平掃描線也叫視頻掃描線，電視線。主要用于評(píng)價(jià)電視信號(hào)的質(zhì)量， 缺省值是指NTSC制式下的情況。 一般VCD為260線，LD為450線，DVD 為500線，通常投影機(jī)最高支持700線。2. 亮度我們所說(shuō)的亮度并非真正意義上的亮度，而是投影機(jī)輸出的總光通 量，這是因?yàn)榱炼葧?huì)受到屏幕反射，投影畫(huà)面大小(畫(huà)面越小亮度越高) 的影響，而投影機(jī)的總光通量不受界因素影響，是基本恒定的，更能真實(shí)， 科學(xué)的反映投影機(jī)的亮度水平，亮度的單位是流明(ANSI)它是將屏幕分 為一個(gè)"田"字型分別測(cè)量上面的九個(gè)交叉點(diǎn)的點(diǎn)照度，乘以面積，再乘 以九個(gè)點(diǎn)的平均值，總光通量主要決定于光源的亮度，和光路系統(tǒng)，以及 液晶板的透射或反射能力。各品牌的投影機(jī)由于測(cè)定環(huán)境，條件不同，即 使流明相同，但實(shí)際的亮度可能也會(huì)略有差異。幾乎所有的廠家給出的亮 度"流明"都是一種概念，含混的峰值流明，標(biāo)準(zhǔn)不一，誤差極大，基本 沒(méi)有實(shí)際參考意義。3. 顏色對(duì)比度現(xiàn)今幾乎所有的投影機(jī)都支持16位至24位的真彩色。所以要評(píng)價(jià)投 影機(jī)的色彩還原度不僅看顏色，還要看對(duì)比度。對(duì)比度是在全黑的環(huán)境下 投影圖象的最黑暗部位與最白亮部位照度的比值。(也就是從黑到白的漸變層次)比值越大，色彩表現(xiàn)越豐富。現(xiàn)在主流的投影機(jī)一般在200: 1 —400: 15. 投影距離與畫(huà)面尺寸投影距離是指投影機(jī)鏡頭與幕之間的距離，畫(huà)面尺寸是指投出的畫(huà)面大小。 一般投影畫(huà)面在40—180英寸(通常，投影100英寸的畫(huà)面，需要 三米的距離)6. 均勻度是指在全黑的情況下，投出畫(huà)面的中間亮度，與周圍亮度的比值。均 勻度是一項(xiàng)不被重視，但又十分重要的指標(biāo)。目前可達(dá)到90%甚至97%以 上7. 吊頂功能與背投功能指投影畫(huà)面能實(shí)現(xiàn)左右及上下的翻轉(zhuǎn)。8. 梯形校正梯形校正是投影機(jī)的一項(xiàng)實(shí)用和附加功能，可以輕松的校正由于仰 射，或吊頂投影而產(chǎn)生的畫(huà)面梯形變形。目前主流產(chǎn)品多采用數(shù)字(既電 子)梯形校正，通過(guò)軟件插值算法對(duì)顯示屏的行，或場(chǎng)的掃描度來(lái)達(dá)到校 正的目的。校正幅度大，(正負(fù)15度以上)并可做上下，左右的全方位處 理，但其對(duì)畫(huà)面有壓縮，可能帶來(lái)畫(huà)質(zhì)下降的后果，會(huì)在投影屏幕邊緣出 現(xiàn)一定的"灰?guī)?現(xiàn)象。光學(xué)梯形校正是通過(guò)改變光學(xué)通路中器件的角度， 位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 一般只能做上下幅度的校正，校正范圍不大，但沒(méi)有數(shù)字 校正的問(wèn)題。光學(xué)加數(shù)字綜合梯形校正是比較完善的方法，主要用在高檔 機(jī)上面。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷進(jìn)行一些技術(shù)改進(jìn)，使單片液晶 投影機(jī)在現(xiàn)有的技術(shù)上，簡(jiǎn)化了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，成本降低、耗電量降低、壽 命增長(zhǎng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，包括兩片菲涅爾耳透鏡、 一液晶板、一三片式投影鏡頭、驅(qū)動(dòng)板、反射芯片、電源和信號(hào)源；其還包括一面光源、 一光學(xué)梯形校正系統(tǒng)；其中面光源為大小與液晶板相適配的、由多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光 面板，該發(fā)光面板位于液晶板背面的菲涅爾耳透鏡后，與液晶板平行設(shè)置， 中間有一間距，在間距內(nèi)，與發(fā)光面板和液晶板平行設(shè)置一隔熱玻璃，隔熱玻璃大小與液晶板相適配，其分別與發(fā)光面板、菲涅爾耳透鏡有一間隙；光學(xué)梯形校正系統(tǒng)，包括角度感應(yīng)器、中央處理器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 各部件之間、以及與兩片菲涅爾耳透鏡之間按常規(guī)連接，微型中央處理器 接收角度感應(yīng)器的回饋信號(hào)，通過(guò)馬達(dá)改變光學(xué)通路中的菲涅爾耳透鏡器 件的角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形校正，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形自動(dòng)修正。所述的單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，其所述多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā) 光面板，為數(shù)十個(gè)到數(shù)千個(gè)小于1瓦的發(fā)光二極管，均勻的分布在發(fā)光面 板上。所述的單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，其所述多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光面板，為小于二十個(gè)1 10瓦的發(fā)光二極管，均勻的分布在發(fā)光面板上， 在發(fā)光面板上布有1 10瓦的發(fā)光二極管以外的地方，均勻的分布有多數(shù)個(gè)小于1瓦的發(fā)光二極。所述的單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，其所述三片式投影鏡頭，為短焦凸鏡頭，投影度大于250:1，投影畫(huà)面在40—120英寸。本發(fā)明單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、耗電低、壽命長(zhǎng)， 使用更加方便，更加實(shí)用，得到更加完美的圖畫(huà)。


圖1單片式投影機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)原理圖； 圖2為本發(fā)明的梯形自動(dòng)修正裝置示意圖；圖3為本發(fā)明的LED面光源結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的單片反射式投影機(jī)系統(tǒng)原理圖；圖5為本發(fā)明的電路圖；圖6為本發(fā)明的面光源之一；圖7為本發(fā)明的面光源之二。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，見(jiàn)圖3、圖4、圖5，包括兩片菲 涅爾耳透鏡、 一液晶板、 一三片式投影鏡頭、驅(qū)動(dòng)板、反射芯片、電源和 信號(hào)源；其還包括一面光源、 一光學(xué)梯形校正系統(tǒng)；其中面光源為大小與液晶板相適配的、由多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光 面板，該發(fā)光面板位于液晶板背面的菲涅爾耳透鏡后，與液晶板平行設(shè)置， 中間有一間距，在間距內(nèi)，與發(fā)光面板和液晶板平行設(shè)置一隔熱玻璃，隔熱玻璃大小與液晶板相適配，其分別與發(fā)光面板、菲涅爾耳透鏡有一間隙;光學(xué)梯形校正系統(tǒng)，包括角度感應(yīng)器、中央處理器、馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)，各部件之間、以及與兩片菲涅爾耳透鏡之間按常規(guī)連接，微型中央處 理器接收角度感應(yīng)器的回饋信號(hào)，通過(guò)馬達(dá)改變光學(xué)通路中的菲涅爾耳透 鏡器件的角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形校正，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形自動(dòng)修正。利用液晶板的透光特性，光線經(jīng)過(guò)菲涅爾透鏡的處理，由凸透鏡鏡頭 投影到白幕，或墻壁上的投影系統(tǒng)。本發(fā)明采用LED (發(fā)光二級(jí)管)作為投影機(jī)光源，可以采用兩種方案，其一是使用和液晶板一樣大小的LED發(fā) 光面板.其中白光LED發(fā)光面板是由數(shù)百顆到上千顆(100-1200)高發(fā)光效 率的小功率(l瓦以下)LED做成，其中LED數(shù)量越多，LED發(fā)光面板越均勻， 見(jiàn)圖6。另一種使用數(shù)個(gè)(20個(gè)以下)大功率(1-10瓦)LED，周邊使用小功 率LED(1瓦以下)做光強(qiáng)補(bǔ)償，以達(dá)到均勻的光強(qiáng)，見(jiàn)圖7。 LED的壽命很 長(zhǎng)，高達(dá)5萬(wàn)-IO萬(wàn)小時(shí)的使用壽命，可以不用考慮更換的成本。耗電量 極低，整機(jī)耗電量也只有幾十瓦到一百多瓦?？梢灶l繁開(kāi)關(guān)?？梢允雇队皺C(jī)系統(tǒng)在低溫度下工作。投影機(jī)可以實(shí) 現(xiàn)更小型化，節(jié)省更多的空間。采用直流電，比起高壓的uhp燈更加安全。 LED面光源的亮度更加均勻，驅(qū)動(dòng)更加容易實(shí)現(xiàn)亮度控制。由于采用了面 光源，可以節(jié)省掉鎮(zhèn)流器，反光碗以及聚焦透鏡的設(shè)計(jì)，這樣使得系統(tǒng)的 構(gòu)造更加簡(jiǎn)單化。光線經(jīng)過(guò)隔熱玻璃，濾掉紅外線等不可見(jiàn)光，減少高熱 量光線射向液晶板。液晶片驅(qū)動(dòng)版將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成為液晶片的驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 光線透過(guò)液晶板產(chǎn)生圖象，通過(guò)菲涅爾耳透鏡將圖象投射在一塊DMD反射 芯片上對(duì)其進(jìn)行處理，最后通過(guò)短焦凸透鏡投影鏡頭將投影畫(huà)面放大并將 其投射出去。本發(fā)明可更換多種液晶片，可支持多種分辨率(800*480— 1280*1024)，使得適用范圍更廣。使用7*10個(gè)LED的面光源設(shè)計(jì)或者高 達(dá)30*30個(gè)LED面光源設(shè)計(jì)，使用開(kāi)光率高的液晶片，以流明(ANSI) 為單位，從而使投影機(jī)的流明數(shù)可達(dá)800-1200流明，并且實(shí)現(xiàn)比金鹵燈，Ura燈更省電，更安全。支持16位至24位的真彩色，這取決于投影機(jī)的信號(hào)源，其中驅(qū)動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)支持S-video端口，TV端口，電腦信號(hào)燈端口。 本投影機(jī)系統(tǒng)的投影度在250:1以上。本投影機(jī)系統(tǒng)只需要采取短焦鏡 頭，可以實(shí)現(xiàn)短距離大畫(huà)面。投影畫(huà)面在40—120英寸。由于采取了LED 的面光源，因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的金鹵燈點(diǎn)光源更有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)長(zhǎng)ED光源直 接使用面光源，不需要把點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成為面光源，因此投影的畫(huà)面的均勻 度得到更大的加強(qiáng)，可以高達(dá)95%以上。本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)版采取數(shù)字驅(qū)動(dòng)， 可以輕易實(shí)現(xiàn)投影畫(huà)的左右及上下翻轉(zhuǎn)。利用自動(dòng)光學(xué)修正系統(tǒng)，如圖2 所示，為梯形自動(dòng)修正裝置示意圖，根據(jù)傳感器的回饋信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)梯 形自動(dòng)修正，通過(guò)角度感應(yīng)器，由微型中央處理器進(jìn)行控制，繼而通過(guò)馬 達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改變光學(xué)通路中的菲涅爾耳透鏡器件的角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形 校正。光學(xué)梯形修正得到的圖像質(zhì)量要比數(shù)字梯形修正的畫(huà)面失真度低。 這樣使用者使用本投影機(jī)系統(tǒng)更加方便，更加實(shí)用，得到更加完美的圖畫(huà)。
權(quán)利要求
1. 一種單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，包括兩片菲涅爾耳透鏡、一液晶板、一三片式投影鏡頭、驅(qū)動(dòng)板、反射芯片、電源和信號(hào)源；其特征在于，還包括一面光源、一光學(xué)梯形校正系統(tǒng)；其中面光源為大小與液晶板相適配的、由多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光面板，該發(fā)光面板位于液晶板背面的菲涅爾耳透鏡后，與液晶板平行設(shè)置，中間有一間距，在間距內(nèi)，與發(fā)光面板和液晶板平行設(shè)置一隔熱玻璃，隔熱玻璃大小與液晶板相適配，其分別與發(fā)光面板、菲涅爾耳透鏡有一間隙；光學(xué)梯形校正系統(tǒng)，包括角度感應(yīng)器、中央處理器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，各部件之間、以及與兩片菲涅爾耳透鏡之間按常規(guī)連接，微型中央處理器接收角度感應(yīng)器的回饋信號(hào)，通過(guò)馬達(dá)改變光學(xué)通路中的菲涅爾耳透鏡器件的角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形校正，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形自動(dòng)修正。
2、 如權(quán)利要求1所述的單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述多 數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光面板，為數(shù)十個(gè)到數(shù)千個(gè)小于1瓦的發(fā) 光二極管，均勻的分布在發(fā)光面板上。
3、 如權(quán)利要求1所述的單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述多 數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光面板，為小于二十個(gè)1 10瓦的發(fā)光二 極管，均勻的分布在發(fā)光面板上，在發(fā)光面板上布有1 10瓦的發(fā) 光二極管以外的地方，均勻的分布有多數(shù)個(gè)小于1瓦的發(fā)光二極。
4、 如權(quán)利要求1所述的單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述三片式投影鏡頭，為短焦鏡頭，投影度大于250:1，投影畫(huà)面在40— 120英寸。
全文摘要
一種單片透射式投影機(jī)系統(tǒng)，涉及投影技術(shù)，包括菲涅爾耳透鏡、液晶板、三片式投影鏡頭、驅(qū)動(dòng)板、反射芯片、面光源、光學(xué)梯形校正系統(tǒng)、電源和信號(hào)源；其面光源為由多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光面板，發(fā)光面板位于液晶板背面的菲涅爾耳透鏡后，與液晶板平行設(shè)置，中間有間距，在間距內(nèi)，與發(fā)光面板和液晶板平行設(shè)置隔熱玻璃，隔熱玻璃分別與發(fā)光面板、菲涅爾耳透鏡有一間隙；光學(xué)梯形校正系統(tǒng)，包括角度感應(yīng)器、中央處理器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，各部件之間、以及與兩片菲涅爾耳透鏡之間按常規(guī)連接，微型中央處理器接收角度感應(yīng)器的回饋信號(hào)，通過(guò)馬達(dá)改變光學(xué)通路中的菲涅爾耳透鏡器件的角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形校正，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)梯形自動(dòng)修正。
文檔編號(hào)G03B21/14GK101271251SQ200710064609
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者智 張, 黃小星 申請(qǐng)人:北京泰德富臣科貿(mào)有限公司