專利名稱：背投顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及薄型背投顯示裝置。
背景技術(shù)：
為了給電視機(jī)提供大于約40英寸的屏幕尺寸，通常使用除直觀式陰極射線管(CRT)外的顯示裝置。當(dāng)CRT的屏幕尺寸增加時(shí)，其深度也增加了。人們一般認(rèn)為屏幕尺寸大于40英寸的直觀式CRT是不再可行的。存在兩種可選擇的大屏幕(＞40英寸屏幕尺寸)顯示器投影顯示器和等離子體顯示器。
現(xiàn)有等離子體顯示器比投影顯示器貴得多。等離子體顯示器一般很薄，可以安裝在墻上，但又很重，使得安裝起來(lái)困難。比如，現(xiàn)在42英寸等離子體顯示器重達(dá)80磅或更多，而60英寸等離子體顯示器可達(dá)150磅或更多。等離子體顯示器相對(duì)現(xiàn)有投影顯示器的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是具有相同屏幕尺寸的等離子體顯示器通常比現(xiàn)有的投影顯示器更薄。
投影顯示器，特別是背投式顯示器，通常比等離子體顯示器具有更高的成本效益。此外，投影顯示器在房間中需要占用更多的空間以致于不能提供大屏幕所需的應(yīng)用方案。例如，典型的60英寸背投式顯示器為24英寸厚，重達(dá)200到300磅。
圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的背投式顯示裝置。通常，顯示裝置100包括光學(xué)引擎140、投影透鏡130、后板(back plate)鏡120和屏幕110。光學(xué)引擎140產(chǎn)生在屏幕110上投影的圖像。投影透鏡130將圖像從光學(xué)引擎140投射到后板鏡120上，后板鏡120將圖像反射到屏幕110。顯示裝置100的尺寸正比于要在屏幕110上顯示的圖像尺寸。這樣，對(duì)于大屏幕尺寸(例如＞60英寸)，顯示裝置的整個(gè)尺寸將非常大。
薄型背投顯示裝置已發(fā)展成小于12英寸厚。但是，這些更薄的背投顯示裝置通常依賴于難以制造、不易對(duì)準(zhǔn)的非球面鏡。非球面鏡的這些困難問(wèn)題使得現(xiàn)在的薄型背投顯示器價(jià)格昂貴，限制了背投顯示器在在理想成套產(chǎn)品中的可用性。
圖2顯示現(xiàn)有技術(shù)中的具有非球面鏡的薄型背投顯示裝置。圖像通過(guò)投影透鏡250從光學(xué)引擎260投射到反射鏡240上。反射鏡240反射圖像到非球面鏡230，其放大投影圖像并擴(kuò)大場(chǎng)射線角。非球面鏡230反射圖像到后板鏡220，然后后板鏡將圖像反射到屏幕210。與圖1中的顯示裝置100相比，背投影顯示裝置200為相同尺寸的屏幕提供了更薄的成套產(chǎn)品，但是采用非球面鏡230所帶來(lái)的制造和對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題大大地增加了顯示裝置200的成本。
顯示裝置200的另一個(gè)缺點(diǎn)是光學(xué)引擎260關(guān)于鏡220、230和240及關(guān)于屏幕210的角度。沒有補(bǔ)償?shù)那闆r下，光學(xué)引擎260的角度會(huì)產(chǎn)生梯形化圖像。角度補(bǔ)償提供了正方形圖像，卻進(jìn)一步增加了顯示裝置200的成本和復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
顯示裝置包括屏幕，廣角透鏡系統(tǒng)，采用廣角透鏡系統(tǒng)的透鏡場(chǎng)(lens field)的一部分投射圖像，以及基本為平面以將圖像反射到屏幕的后板鏡。后板鏡基本垂直于廣角透鏡系統(tǒng)的光軸并基本平行于屏幕。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示裝置也包括基本為平面的中間鏡，它反射由廣角透鏡系統(tǒng)投射到后板鏡上的圖像。中間鏡平行于后板鏡。在一個(gè)實(shí)施例中，屏幕具有第一區(qū)和第二區(qū)，第一區(qū)具有第一槽角，第二區(qū)具有第二槽角。


本發(fā)明通過(guò)示例方式而非限制方式說(shuō)明，在附圖的各圖中，相似的參考數(shù)字表示相似的器件。
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的背投顯示裝置。
圖2顯示現(xiàn)有技術(shù)中采用非球面鏡的薄型背投顯示裝置。
圖3顯示采用平行于屏幕的平面鏡的超薄型背投顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖4顯示具有用于背投屏幕部分的輪廓的菲涅耳透鏡。
圖5顯示具有39°槽角的菲涅耳透鏡的剖面圖。
圖6a顯示菲涅耳透鏡的正視圖，該菲涅耳透鏡具有每個(gè)區(qū)為不同槽角的兩個(gè)區(qū)。
圖6b顯示兩區(qū)菲涅耳透鏡的剖面圖，該菲涅耳透鏡具有35°槽角的第一區(qū)和41°槽角的第二區(qū)。
圖7顯示具有10°面角的菲涅耳透鏡的具有60°輸入角的入射光。
圖8顯示菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)的剖面圖，該菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)有兩個(gè)區(qū)，這兩個(gè)區(qū)有不同的槽角和區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)域。
圖9顯示菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)的剖面圖。
圖10顯示菲涅耳透鏡的一個(gè)實(shí)施例，該菲涅耳透鏡在透鏡的相對(duì)兩面具有兩個(gè)區(qū)，這兩個(gè)區(qū)之間有一個(gè)過(guò)渡區(qū)域。
圖11顯示具有廣角透鏡的背投顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
將描述超薄型背投顯示系統(tǒng)。在下面描述中，為解釋起見，闡述了數(shù)個(gè)具體細(xì)節(jié)以對(duì)本發(fā)明提供徹底理解。顯然對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，即使不采用這些特殊細(xì)節(jié)也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。在其它實(shí)例中，結(jié)構(gòu)和裝置以方塊圖形式表示以避免使本發(fā)明不清楚。
這里所述的超薄型背投顯示裝置包括廣角透鏡系統(tǒng)和與屏幕平行的一個(gè)或多個(gè)平面鏡，在所述屏幕上顯示圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，屏幕具有多個(gè)槽角以提供與采用單一槽角的屏幕相比的更好照明。
如下面更詳細(xì)的描述，屏幕可以是具有一個(gè)或多個(gè)槽角的菲涅耳透鏡。只要能夠顯示圖像的許多其它物體也可作為屏幕。通常，散射光的任何物體都可用作屏幕。例如，墻、水或霧能夠用作屏幕。
圖3顯示具有平行于屏幕的平面鏡的超薄型背投顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例。如下面所詳細(xì)描述的，平行于屏幕的平面鏡以及具有垂直于鏡面和屏幕的光軸的廣角投影透鏡的使用、使得超薄型背投顯示裝置與現(xiàn)有技術(shù)中的超薄型背投顯示裝置相比更薄更簡(jiǎn)單。例如，這里所述的小于7英寸厚的超薄型背投顯示裝置能夠提供60英寸圖像。
在一個(gè)實(shí)施例中，超薄型背投顯示裝置300包括屏幕310、后板鏡320、中間鏡330、透鏡系統(tǒng)340和數(shù)字微鏡裝置(DMD)350。為簡(jiǎn)化描述，沒有示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它組件(例如圖像發(fā)生組件)。可以用現(xiàn)有技術(shù)中的任意方法將圖像提供到DMD350上。DMD350選擇性地反射來(lái)自光源(在圖3中未示出)的光到透鏡系統(tǒng)340。在顯示裝置300中能夠使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任意類型的顯示裝置。其它類型的裝置(例如，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，柵狀光閥(GLV)，液晶顯示器(LCD)，硅基液晶(LCOS))也可用來(lái)將圖像提供到透鏡系統(tǒng)340。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡子基本平行于屏幕，或者說(shuō)校正誤差為+/-10°。在一個(gè)實(shí)施例中，廣角透鏡系統(tǒng)的光軸基本平行于屏幕，也即校正誤差為+/-10°。
在一個(gè)實(shí)施例中，DMD350從透鏡系統(tǒng)340的光軸偏移以至于只使用到有效透鏡場(chǎng)的一部分(例如，50％，60％，40％)。通過(guò)DMD350相對(duì)于透鏡系統(tǒng)340的光軸偏移，來(lái)自DMD350的圖像在透鏡場(chǎng)上部中由透鏡系統(tǒng)340投射到中間鏡330。也可用透鏡場(chǎng)下部將圖像投射到中間鏡330。在這樣的實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)340在中間鏡330上面，而中間鏡330在后板鏡320上面。
為了能用所描述的方式投射圖像，透鏡系統(tǒng)340是角度極廣的透鏡系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)340具有152°或更大的場(chǎng)角；不過(guò)，也能夠使用其它的透鏡。通常，透鏡系統(tǒng)340的場(chǎng)角越大，顯示裝置300便能夠做得越薄。在上述引用的專利申請(qǐng)中描述了適宜的廣角透鏡系統(tǒng)，在此通過(guò)引用結(jié)合到本專利。
中間鏡330將圖像反射到后板鏡320，后板鏡反射圖像到屏幕310。在一個(gè)實(shí)施例中，屏幕310是菲涅耳透鏡。后板鏡320也是平面鏡，平行于屏幕310并垂直于透鏡系統(tǒng)340的光軸。因?yàn)橥哥R系統(tǒng)340的光軸垂直于中間鏡330并且中間鏡330和后板鏡320都是平面鏡并平行于屏幕310，在顯示裝置300中不存在由成角透鏡和非球面鏡引起的扭曲。這樣簡(jiǎn)化了顯示裝置300的設(shè)計(jì)并降低了制造的成本和復(fù)雜性。
圖4顯示具有用作背投屏幕部分的輪廓的菲涅耳透鏡。圖4提供了能夠用于各種背投顯示裝置的菲涅耳透鏡的部分概念圖解。菲涅耳透鏡能夠用兩個(gè)角來(lái)描述。面角定義為當(dāng)光進(jìn)入時(shí)可通過(guò)的各個(gè)單槽的表面角，在折射設(shè)計(jì)中定義為光相對(duì)透鏡光軸離開菲涅耳透鏡的角度。槽角是在入射表面和折射表面間形成的角度，在折射透鏡的情況下則是槽的光學(xué)表面和非光學(xué)表面間的角度。
在一個(gè)實(shí)施例中，菲涅耳透鏡400能夠具有許多同中心的槽，這些同心槽具有一個(gè)或更多預(yù)定的槽角?，F(xiàn)有技術(shù)中已知曉制造和使用具有單一槽角的菲涅耳透鏡的技術(shù)。在使用投影透鏡系統(tǒng)的全透鏡場(chǎng)的背投顯示裝置中，菲涅耳透鏡400的中心部分420用作顯示裝置的透鏡。
虛線方框420提供來(lái)自菲涅耳透鏡400中心部分的屏幕的指示。透鏡使用部分的尺寸和形狀對(duì)應(yīng)于顯示裝置屏幕的尺寸和形狀。對(duì)于傳統(tǒng)的背投顯示器，用作屏幕的部分420的中心是菲涅耳透鏡420的中心。
當(dāng)使用偏移DMD(或其它裝置)以使得只使用投影透鏡場(chǎng)的一部分時(shí)，用于屏幕的菲涅耳透鏡400的部分相對(duì)于菲涅耳透鏡400的中心偏移。例如，如果使用投影透鏡場(chǎng)的頂部一半，屏幕部分410的底部邊緣通過(guò)菲涅耳透鏡400中心。
圖5顯示具有39°槽角510的菲涅耳透鏡500的剖面圖。圖5中的透鏡能夠被用于例如圖3的顯示系統(tǒng)。當(dāng)采用具有圖4所述偏移的圖3所示的顯示系統(tǒng)時(shí)，39°的槽角提供了鉆石切割器結(jié)構(gòu)完整性與透鏡性能之間的平衡。
當(dāng)槽角增加時(shí)，因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)透鏡沒有被反射，投射到透鏡500底部中心的圖像變暗。當(dāng)槽角變小時(shí)，因?yàn)榉瓷涔庀蛳虑疫h(yuǎn)離觀察者，投射到透鏡500頂部角的圖像變暗。而且，當(dāng)槽角減小時(shí)，用于制造透鏡500的工具太弱而不能有效工作。
圖6a示出菲涅耳透鏡的正視圖，該菲涅耳透鏡具有兩個(gè)區(qū)域，分別具有不同的槽角。圖6a的實(shí)施例示出具有兩個(gè)槽角的兩個(gè)區(qū)；但是，能夠使用具有相應(yīng)槽角的任意數(shù)目的區(qū)。透鏡槽角能夠連續(xù)變化。而且，雖然圖6a的實(shí)例表示為環(huán)形區(qū)，也能夠使用其它的形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部區(qū)域620具有約35°的槽；不過(guò)，也能夠使用其它槽角。當(dāng)用作大屏幕時(shí)，全部采用單一槽角的菲涅耳透鏡使照明不一致。在一個(gè)實(shí)施例中，外部區(qū)域610具有約41°的槽；不過(guò)，也能夠使用其它的槽角。在替換實(shí)施例中，內(nèi)部區(qū)域620和外部區(qū)域610能夠提供折射和/或折射透鏡的任意組合。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡600的投影側(cè)具有槽而觀察側(cè)是平面的。在替換實(shí)施例中，透鏡600在兩側(cè)都具有槽。
圖6b顯示兩區(qū)菲涅耳透鏡的剖面圖，該菲涅耳透鏡具有35°槽角的第一區(qū)和41°槽角的第二區(qū)。圖6b的透鏡可用于例如圖3的顯示系統(tǒng)。圖6b的透鏡與圖5的透鏡相比提供了增進(jìn)的均勻性。
在一個(gè)實(shí)施例中，區(qū)域620的槽作為折射透鏡，區(qū)域610的槽作為全內(nèi)反射(TIR)透鏡。透鏡600的折射和反射區(qū)可以在透鏡的相同側(cè)(例如，投影側(cè))或者該透鏡600的折射和反射區(qū)可以在透鏡的相對(duì)側(cè)(例如，折射區(qū)在投影側(cè)而反射區(qū)在觀察側(cè))。如下而所詳細(xì)描述的，能夠使用過(guò)渡區(qū)來(lái)減少或甚至消除區(qū)域間轉(zhuǎn)變而引起的圖像產(chǎn)物。對(duì)于一個(gè)雙邊透鏡，兩個(gè)單側(cè)透鏡可以被對(duì)準(zhǔn)并且各個(gè)透鏡的平面?zhèn)饶鼙唤雍显谝黄?。另外一種方法是，透鏡的一側(cè)可按以上所述制造，而附加的槽可直接在透鏡材料上形成。
圖7顯示采用10°面角的菲涅耳透鏡的具有60°入射角的入射光。對(duì)于陡角的入射光(例如，大于約45°)，可設(shè)計(jì)槽的面角使得光進(jìn)入菲涅耳透鏡并從反射面反射，并向觀察者傳播。例如入射光620通過(guò)槽面600并微微折射。折射光630由反射面610反射向觀察者(圖7中未示出)。對(duì)許多應(yīng)用，反射光640被導(dǎo)向觀察者。
當(dāng)入射光的角度減小時(shí)，將有一個(gè)折射光錯(cuò)過(guò)反射面710的角度。例如，最靠近菲涅耳中心的槽上屏幕的底部中心處會(huì)出現(xiàn)這樣的角度。這樣的光會(huì)丟失并穿過(guò)菲涅耳結(jié)構(gòu)，不是造成幻像就是使對(duì)比度減小。丟失的光在屏幕區(qū)的底部中心減小了對(duì)比度(并可能處處依賴于關(guān)于屏幕的鏡子)。
減小幻光并提高這個(gè)區(qū)的對(duì)比度的一種技術(shù)是改變反射面角，這樣，光不是導(dǎo)向觀察者，而將透鏡設(shè)計(jì)成聚集盡可能多的光。作為結(jié)果，反射光740向下傳播。這提高了所顯示圖像的對(duì)比度，但向下的光還是沒有再導(dǎo)向觀察者并出現(xiàn)暗色。
可以設(shè)計(jì)面角，使來(lái)自入射光變陡的屏幕邊緣的光能夠?qū)⒎瓷涔鈱?dǎo)向透鏡中心以提高圖像邊緣的感覺亮度。
在一個(gè)實(shí)施例中，所有的槽都在透鏡的投影側(cè)，且透鏡的觀察側(cè)是平面。在替換實(shí)施例中，一個(gè)區(qū)的槽在透鏡的投影側(cè)，另一個(gè)區(qū)的槽在透鏡的觀察側(cè)。
圖8示出菲涅耳透鏡的剖面圖，該菲涅耳透鏡具有兩個(gè)分別有不同槽角和區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)域。示出的透鏡800只有小數(shù)目的槽、區(qū)和區(qū)域。這是為了簡(jiǎn)化描述。能夠使用具有任何數(shù)目的槽、區(qū)和或區(qū)域的菲涅耳透鏡。
在這里，“區(qū)”是具有特定槽角的菲涅耳透鏡的范圍(當(dāng)槽角不是連續(xù)變化時(shí))。“區(qū)域”是其面角(γ)由單一方程定義的菲涅耳透鏡的范圍。區(qū)可以包括多個(gè)區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，在區(qū)邊界中包含了一個(gè)或多個(gè)過(guò)渡區(qū)域以提供平滑的區(qū)過(guò)渡。
在一個(gè)實(shí)施例中，方程F為半徑r函數(shù)，定義第一區(qū)域的面角，而方程G定義第二區(qū)域的面角，它們?cè)趨^(qū)域邊界處相等。換言之，F(xiàn)(r1)＝G(r1)，其中，r1是區(qū)域邊界。此外，定義區(qū)域面角方程的一次導(dǎo)數(shù)等于定義區(qū)域邊界處面角方程的一次導(dǎo)數(shù)。也即，F(xiàn)′(r1)＝G′(r1)，其中r1是區(qū)域邊界。
圖9示出菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)的剖面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，下面的方程描述了菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)的不同角度。也可以使用替換的角度關(guān)系。在下面的方程中，θ6是入射角，即入射光920與水平面的夾角；γ是面角，即折射面910與水平面的夾角；δ是反射面角，即反射面900與水平面的夾角；ρ是折射光的角度，即折射光930與水平面的夾角；θ2是反射光的角度，即反射光950與水平面的夾角；而β是輸出光的角度，即輸出光960與水平面的夾角。
在一個(gè)實(shí)施例中，下面的方程用于決定用于各種區(qū)域的角度。對(duì)于固定的峰值角(峰值角k＝γ+δ)，可以計(jì)算面角以在接近底部中心處創(chuàng)造沒有幻光的菲涅耳透鏡，并修改面角以提高通過(guò)量。
如兩個(gè)區(qū)域的實(shí)施例，內(nèi)部區(qū)域可以是無(wú)損系統(tǒng)，定義為F(R,γ):=[tan(γ)·(tan(γ)+2·tan(k-γ))+tan(π2-γ-asin(cos(atan(Rf1)+γ)n))-tan(k-γ)tan(π2-γ-asin(cos(atan(Rf1)+γ)n))-tan(k-γ)-Rf1]]]>
其中n是菲涅耳透鏡材料的折射率；k是槽角，R是到菲涅耳透鏡中心的半徑，而f1是菲涅耳透鏡的焦距。外部區(qū)域定義為F2(R,γ):=π2-γ-asin(cos(atan(Rf1)+γ)n)-2(k-γ)-θ2]]>圖10顯示菲涅耳透鏡的一個(gè)實(shí)施例，它具有在透鏡的相對(duì)側(cè)的兩個(gè)區(qū)，兩個(gè)區(qū)之間有過(guò)渡區(qū)。菲涅耳透鏡1090包括兩個(gè)區(qū)折射區(qū)、反射區(qū)，及過(guò)渡區(qū)域。在替換實(shí)施例中，透鏡1090可以是在單側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)區(qū)。
在一個(gè)實(shí)施例中，菲涅耳透鏡1090包括傳統(tǒng)的折射菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)1000的內(nèi)部區(qū)。所述內(nèi)部區(qū)包括透鏡1090中心向外延伸直到外部區(qū)變得比內(nèi)部區(qū)更有效。菲涅耳透鏡1090還包括為全內(nèi)反射菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)1020的外部區(qū)。與內(nèi)部區(qū)的折射設(shè)計(jì)延伸到透鏡邊緣相比，外部區(qū)將更多的光導(dǎo)向觀察者。
為了減少，甚至消除透鏡1090的折射與反射部分間的不連續(xù)性，包含有過(guò)渡區(qū)域1010。在一個(gè)實(shí)施例中，在過(guò)渡區(qū)域1010中，菲涅耳透鏡1090的內(nèi)部光從折射設(shè)計(jì)的向上角度逐漸改變到反射設(shè)計(jì)的水平角。由于交迭光，逐漸的改變減小了圖像的不連續(xù)性。
圖11顯示了具有廣角透鏡的背投顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例。顯示裝置1100包含屏幕1110，廣角透鏡系統(tǒng)1120和DMD1130。在一個(gè)實(shí)施例中，屏幕1110是上面詳細(xì)描述的菲涅耳透鏡。
由光學(xué)引擎組件(在圖11中沒有示出)產(chǎn)生的圖像在現(xiàn)有技術(shù)中已為人知曉，并通過(guò)DMD1130用于廣角透鏡系統(tǒng)1120上。在替換實(shí)施例中，DMD1130可以由其它組件替換，例如，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，柵狀光閥(GLV)，液晶顯示器(LCD)，硅基液晶(LCOS)等。在一個(gè)實(shí)施例中，DMD1130的光軸與廣角透鏡系統(tǒng)1120的光軸對(duì)準(zhǔn)，這樣整個(gè)透鏡場(chǎng)用來(lái)將圖像投射到屏幕1110。在替換實(shí)施例中，DMD1130的光軸與廣角透鏡系統(tǒng)1120的光軸偏移。使用上述菲涅耳透鏡提供更具有亮度均勻性的更薄系統(tǒng)。
在說(shuō)明書上所述的“一個(gè)實(shí)施例”意味著與實(shí)施例有關(guān)的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書中多處出現(xiàn)的用語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”并非都指相同的實(shí)施例。
在上述說(shuō)明書中，參考特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明。不過(guò)，顯然在不背離本發(fā)明的廣泛精神和范圍時(shí)可以進(jìn)行不同的修改和變化。說(shuō)明書和附圖應(yīng)認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括屏幕；廣角透鏡系統(tǒng)，使用廣角透鏡系統(tǒng)的一部分透鏡場(chǎng)投射圖像；及基本平面的后板鏡，以反射圖像到屏幕，其中后板鏡基本垂直于廣角透鏡系統(tǒng)的光軸并基本平行于屏幕。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，還包括基本是平面的中間鏡，以將由廣角透鏡系統(tǒng)投射的圖像反射到后板鏡，中間鏡基本平行于后板鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述屏幕包括全內(nèi)反射(TIR)菲涅耳透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述屏幕包括折射菲涅耳透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述廣角透鏡系統(tǒng)使用大約一半透鏡場(chǎng)投射圖像。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述廣角透鏡系統(tǒng)使用小于一半透鏡場(chǎng)投射圖像。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)以將圖像提供到廣角透鏡系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)數(shù)字微鏡裝置(DMD)以將圖像提供到廣角透鏡系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)柵狀光閥(GLV)以將圖像提供到廣角透鏡系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)液晶顯示器(LCD)以將圖像提供到廣角透鏡系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)硅基液晶(LCOS)以將圖像提供到廣角透鏡系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述屏幕包括具有連續(xù)變化槽角的菲涅耳透鏡。
13.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述屏幕具有第一區(qū)和第二區(qū)，所述第一區(qū)具有第一槽角，所述第二區(qū)具有第二槽角。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，所述第二區(qū)包圍著所述第一區(qū)。
15.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一槽角小于所述第二槽角。
16.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一槽角大于所述第二槽角。
17.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一區(qū)部分地包圍所述第二區(qū)。
18.如權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一槽角小于所述第二槽角。
19.如權(quán)利要求17所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一槽角大于所述第二槽角。
20.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一槽角約35°，所述第二槽角約41°。
21.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，所述第二區(qū)的槽提供全內(nèi)反射。
22.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一區(qū)和第二區(qū)在所述透鏡的第一側(cè)上。
23.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，在所述第一區(qū)和第二區(qū)間的邊界處，所述第一區(qū)的面角基本等于所述第二區(qū)的面角。
24.如權(quán)利要求23所述的顯示裝置，其特征在于，在所述第一區(qū)和第二區(qū)間的邊界處，在所述第一區(qū)中的面角改變率基本等于在所述第二區(qū)中的面角改變率。
25.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一區(qū)在所述透鏡的第一側(cè)上，所述第二區(qū)在所述透鏡的第二側(cè)上。
26.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，所述屏幕包括菲涅耳透鏡，它把最遠(yuǎn)離透鏡中心角落的光導(dǎo)向透鏡中心，并使光從透鏡中心區(qū)引導(dǎo)成基本垂直于所述透鏡。
27.一種方法，包括采用廣角透鏡系統(tǒng)，使用所述廣角透鏡系統(tǒng)的部分透鏡場(chǎng)投射圖像；和采用平面鏡將圖像反射到屏幕，其中所述平面鏡基本平行于所述屏幕，此外所述廣角透鏡系統(tǒng)的光軸基本垂直于所述鏡。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，還包括采用中間鏡將由所述廣角透鏡系統(tǒng)投射的圖像反射到所述鏡，其中中間鏡是平面的，并基本平行于所述屏幕，并基本垂直于所述廣角透鏡系統(tǒng)的光軸。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述廣角透鏡系統(tǒng)使用大約一半透鏡場(chǎng)投射圖像。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述廣角透鏡系統(tǒng)使用小于一半透鏡場(chǎng)投射圖像。
31.一種菲涅耳透鏡，包括第一區(qū)，具有在第一區(qū)內(nèi)槽的第一槽角；和第二區(qū)，具有在第二區(qū)內(nèi)槽的第二槽角。
32.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一區(qū)的所述槽包括多個(gè)同心槽。
33.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一區(qū)的所述槽包括一個(gè)或多個(gè)螺旋槽。
34.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第二區(qū)的所述槽包括多個(gè)同心槽。
35.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第二區(qū)的所述槽包括一個(gè)或多個(gè)螺旋槽。
36.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一區(qū)包圍著所述第二區(qū)。
37.如權(quán)利要求36所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一槽角小于所述第二槽角。
38.如權(quán)利要求36所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一槽角大于所述第二槽角。
39.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一區(qū)部分包圍著所述第二區(qū)。
40.如權(quán)利要求39所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一槽角小于所述第二槽角。
41.如權(quán)利要求39所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一槽角大于所述第二槽角。
42.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一槽角約35°，所述第二槽角約41°。
43.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第二區(qū)的槽提供了全內(nèi)反射。
44.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一區(qū)和所述第二區(qū)在所述透鏡的第一側(cè)。
45.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一區(qū)在所述透鏡的第一側(cè)上，所述第二區(qū)在所述透鏡的第二側(cè)上。
46.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述透鏡將光從上部角落向下引導(dǎo)，并將光從中心區(qū)域引導(dǎo)成基本垂直于所述透鏡。
47.如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，在所述第一區(qū)和所述第二區(qū)間的邊界處，在所述第一區(qū)中的面角改變率基本等于在所述第二區(qū)中的面角改變率。
48.如權(quán)利要求47所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，在所述第一區(qū)和所述第二區(qū)間的邊界處，在所述第一區(qū)中的面角改變率基本等于在所述第二區(qū)中的面角改變率。
49.一種具有如權(quán)利要求31所述的菲涅耳透鏡的顯示裝置。
50.一種具有連續(xù)變化槽角的菲涅耳透鏡。
全文摘要
本發(fā)明所述的超薄型背投顯示裝置包括廣角透鏡系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)平行于顯示圖像用的屏幕的平面鏡。在一個(gè)實(shí)施例中，具有多槽角的屏幕比采用單一槽角的屏幕提供更好的照明。
文檔編號(hào)G03B21/28GK1742228SQ03824094
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者馬克·大衛(wèi)·彼得森, 杰弗里·艾倫·高曼 申請(qǐng)人:富可視公司