專利名稱：液晶投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶投影機(jī)，該液晶投影機(jī)設(shè)有三塊液晶元件板，用來將三原色(藍(lán)、綠、紅)的光束調(diào)制成三色的光學(xué)圖像，其中該三色的光學(xué)圖像被進(jìn)行組合，以在屏幕上顯示出全色圖像。
背景技術(shù)：
液晶投影機(jī)主要由光源、色分離光學(xué)元件(例如分色鏡)、液晶元件、色重組棱鏡、投影透鏡組成。光源中發(fā)出的白光通過色分離光學(xué)元件分離成三原色的光束。這三色的光束分別被導(dǎo)向三塊液晶元件。這些液晶元件調(diào)制該三色的光束，并向重組棱鏡輸出作為三原色光學(xué)圖像的調(diào)制后光束，其中在該重組棱鏡中三色的光學(xué)圖像組合成全色光學(xué)圖像。組合后的光學(xué)圖像通過投影透鏡投影到屏幕上，這樣圖像就在屏幕上顯示出來了。目前有兩種類型的液晶投影機(jī)一種采用反射液晶元件，另一種采用透射液晶元件。在任一種類型的投影機(jī)中，全色圖像都基于三色的光學(xué)圖像而顯示出來，該三色的光學(xué)圖像由液晶元件的光學(xué)調(diào)制產(chǎn)生。
如上所述，投影透鏡用來將組合后的光學(xué)圖像投射到屏幕上。由于現(xiàn)在投射到屏幕上的圖像精度越來越高，需要投影透鏡具有相應(yīng)的高分辨能力。另外，對(duì)于從屏幕后投射圖像的后投影型投影機(jī)，由于投影距離較短，需要使用廣角透鏡。為了減小投影機(jī)的整體尺寸，也需要使用廣角投影透鏡。
然而，由于采用反射液晶元件的投影機(jī)除了色重組棱鏡以外，還需要偏振分束棱鏡，投影透鏡和液晶元件之間的距離不可避免的變大了。這對(duì)加寬投影透鏡的角度是不利的。
為了解決這個(gè)問題，曾經(jīng)試圖在投影機(jī)上安裝彼此分開的投影透鏡的前透鏡組和后透鏡組。由于很難調(diào)整前后透鏡組的相對(duì)位置，并且很難增加后透鏡組的透鏡元件數(shù)量，所以前后透鏡組一般都保持在各自的支持件內(nèi)，這些透鏡支持件安裝在一個(gè)保持重組棱鏡的棱鏡底座板上。
為了獲得令人滿意的投影圖像的質(zhì)量，前后透鏡支持件在棱鏡底座板上的位置必須能夠在底座板的軸向和豎直方向上精確調(diào)整。因此，該投影透鏡的裝配過程將非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，本發(fā)明的主要目的是提供一種便于裝配的液晶投影機(jī)，以便能夠在屏幕上獲得高質(zhì)量的圖像。
為了達(dá)到上述以及其他目的，本發(fā)明提供一種液晶投影機(jī)，其包括第一液晶元件到第三液晶元件，分別用來調(diào)制三原色的光束，以輸出三色的光學(xué)圖像；一個(gè)矩形的重組棱鏡，用來組合所述三色的光學(xué)圖像，該棱鏡在彼此互相垂直的第一和第二側(cè)表面上接收所述三色的光學(xué)圖像，并在其第三側(cè)表面上輸出組合后的光學(xué)圖像；一個(gè)投影透鏡系統(tǒng)，用于將所述組合后的光學(xué)圖像投影到屏幕上，該投影透鏡系統(tǒng)包括前透鏡組、第一后透鏡組和第二后透鏡組；一個(gè)棱鏡底座板，所述棱鏡的底側(cè)固定在該棱鏡底座板上；以及第一、第二和第三框架，所述第一、第二和第三框架與所述棱鏡底座板一體形成，且分別與所述矩形重組棱鏡的第一到第三側(cè)表面平行且相對(duì)，所述第一到第三框架的每一個(gè)都有一個(gè)開口，其中所述第一后透鏡組保持在第一框架的所述開口中，所述第二后透鏡組保持在第二框架的所述開口中，所述前透鏡組保持在第三框架的所述開口中。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，液晶投影機(jī)還包括一塊板構(gòu)件，該板構(gòu)件與所述棱鏡的第四側(cè)表面平行并相對(duì)，其中第一到第三框架與該板構(gòu)件彼此結(jié)合在一起，形成一個(gè)一體的矩形筒體。
根據(jù)本發(fā)明，前透鏡組和后透鏡組安裝在形成于棱鏡底座板上的框架內(nèi)，其中色重組棱鏡固定在該棱鏡底座板上。因此，投影透鏡的透鏡元件便于安裝，不需要任何復(fù)雜的細(xì)微調(diào)整。因?yàn)橥队巴哥R由前透鏡組、第一和第二后透鏡組組成，可以通過后透鏡組校正各個(gè)光學(xué)圖像。這樣投影到屏幕上的全色圖像能夠具有很高的質(zhì)量。


在以下參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，上述目的和優(yōu)點(diǎn)會(huì)更加清楚。在整個(gè)視圖中，同樣的附圖標(biāo)記代表類似或相應(yīng)的零件，其中圖1是一個(gè)透視圖，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，顯示了液晶投影機(jī)的相關(guān)零件；圖2是圖1中液晶投影機(jī)的剖面圖，其中剖面垂直于棱鏡底座板并包括前棱鏡組的光軸；圖3是圖1中液晶投影機(jī)的剖面圖，其中剖面垂直于棱鏡底座板并包括第一后透鏡組的光軸；圖4是一個(gè)透視圖，顯示了圖1中液晶投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)；圖5是一個(gè)透視圖，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，顯示了液晶投影機(jī)的相關(guān)零件，其中前透鏡單元具有偏折的光軸。
具體實(shí)施例方式
在圖1所示的液晶投影機(jī)2中，第一后透鏡單元7由保持在支持件5內(nèi)的第一后透鏡組4組成，第二后透鏡單元12由保持在支持件10內(nèi)的第二后透鏡組9組成，且前透鏡單元20由保持在透鏡鏡筒17內(nèi)的前透鏡組60組成(見圖2)。這些透鏡單元7、12和20都安裝在底座22上。
底座22由表面光滑的棱鏡底座板22d，三個(gè)框架22a、22b和22c，以及板構(gòu)件22e組成。矩形的重組棱鏡(recombination prism)15的底面固定在棱鏡底座板22d上。第一框架22b、第二框架22c和第三框架22a以及板構(gòu)件22e，分別與重組棱鏡15的四個(gè)側(cè)表面相對(duì)并平行。第一框架22b、第二框架22c和第三框架22a以及板構(gòu)件22e彼此之間分別相對(duì)，形成了一個(gè)矩形筒體。
第一后透鏡組4含有許多透鏡元件，這些透鏡元件的光軸在透鏡元件固定到支持件5內(nèi)的時(shí)候已經(jīng)預(yù)先調(diào)整好了。第二后透鏡組9具有和第一后透鏡組4同樣的結(jié)構(gòu)，這些透鏡元件的光軸在透鏡元件固定到支持件10內(nèi)的時(shí)候預(yù)先調(diào)整好了。
前透鏡組60含有許多透鏡元件，這些透鏡元件的光軸在透鏡元件安裝到透鏡鏡筒17內(nèi)的時(shí)候已經(jīng)預(yù)先調(diào)整好了。透鏡鏡筒17用螺絲固定在底座22的第三框架22a上。保持第一后透鏡組4的支持件5用螺絲固定在第一框架22b上，保持第二后透鏡組9的支持件10用螺絲固定在第二框架22c上。
如圖2和圖3中所詳細(xì)描述的，第一后透鏡組4與第一偏振分束棱鏡30(下文簡(jiǎn)稱為第一PBS棱鏡30)相對(duì)，后者又與反射液晶元件32相對(duì)。第二后透鏡組9與第二偏振分束棱鏡35(下文簡(jiǎn)稱為第二PBS棱鏡35)相對(duì)，后者又與反射液晶元件36和37相對(duì)。
從分色鏡40中出來的藍(lán)光射入第一PBS棱鏡30，而從分色鏡40中出來的黃光射入第二PBS棱鏡35。一個(gè)未顯示出來的積分器(integrator)和一個(gè)聚光透鏡42安放在分色鏡40和未顯示出來的光源之間。聚光透鏡42聚集從積分器出來的光線。
第一框架22b與重組棱鏡15的第一側(cè)表面15d相對(duì)，第一側(cè)表面15d在其上接收藍(lán)色的光學(xué)圖像。第二框架22c與和第一側(cè)表面15d相鄰的第二側(cè)表面15c相對(duì)，第二側(cè)表面15c在其上接收紅色和綠色的光學(xué)圖像。第三框架22a與重組棱鏡15的第三側(cè)表面15b相對(duì)，通過重組棱鏡15組合后的光學(xué)圖像從第三側(cè)表面15b射出。板構(gòu)件22e與重組棱鏡15的第四側(cè)表面15e相對(duì)。
重組棱鏡15的底表面15a粘在底座件50上，該底座件50用螺絲固定在棱鏡底座板22d上。第二PBS棱鏡35粘在底座件54上，該底座件54用螺絲固定在棱鏡底座板22d上。第一PBS棱鏡30粘在底座件63上，該底座件63用螺絲固定在棱鏡底座板22d上。
保持前透鏡組60的透鏡鏡筒17在靠近一端的外周上形成了一個(gè)法蘭17a。在透鏡鏡筒17的端部裝入第三框架22a的開口之后，法蘭17a用螺絲固定在第三框架22a上，盡管這并沒有在附圖上顯示出來。從而，前透鏡組60與重組棱鏡15的第三側(cè)表面15b相對(duì)。第二后透鏡組9的支持件10是大致圓筒形，并且形成了一個(gè)方形法蘭10a。在支持件10的一端裝入第二框架22c的開口之后，法蘭10a在四個(gè)角處用螺絲固定在第二框架22c上。從而，第二后透鏡組9與重組棱鏡15的第二側(cè)表面15c相對(duì)。第一后透鏡組4的支持件5是大致圓筒形，并且形成了一個(gè)方形法蘭5a。在支持件5的一端裝入第一框架22b的開口之后，法蘭5a在四個(gè)角處用螺絲固定在第一框架22b上。從而，第一后透鏡組4與重組棱鏡15的第一側(cè)表面15d相對(duì)。
以下通過參考圖4中的光學(xué)系統(tǒng)，來描述液晶投影機(jī)的操作。
前透鏡組60、第一后透鏡組4和第二后透鏡組9組成了液晶投影機(jī)的投影透鏡。前透鏡組60的光軸垂直于第一后透鏡組4的光軸，而第二后透鏡組9的光軸與第二后透鏡組9一致。
從光源(可能是氙氣燈)中發(fā)出的白光，在照射到分色鏡40上之前通過積分器均衡強(qiáng)度，并通過聚光鏡42聚集。分色鏡40將白光分離成藍(lán)色和黃色的光束，并將藍(lán)光導(dǎo)向第一PBS棱鏡30，將黃光導(dǎo)向第二PBS棱鏡35。
藍(lán)光通過第一PBS棱鏡30時(shí)受到折射，然后射到液晶元件32上。通過液晶元件32，藍(lán)光被調(diào)制為藍(lán)色光學(xué)圖像，并且通過第一PBS棱鏡30射向第一后透鏡組4。第二PBS棱鏡35將黃光分離成綠色和紅色的光束。紅光被導(dǎo)向液晶元件36，綠光被導(dǎo)向液晶元件37。液晶元件36將紅光調(diào)制為紅色光學(xué)圖像，然后將其輸出到第二PBS棱鏡35上，第二PBS棱鏡35將紅色光學(xué)圖像導(dǎo)向第二后透鏡組9。液晶元件37將綠光調(diào)制為綠色光學(xué)圖像，然后將其輸出到第二PBS棱鏡35上，第二PBS棱鏡35將綠色光學(xué)圖像導(dǎo)向第二后透鏡組9。
藍(lán)色光學(xué)圖像通過第一后透鏡組4導(dǎo)向重組棱鏡15的第一側(cè)表面15d，而紅色和綠色光學(xué)圖像通過第二后透鏡組9導(dǎo)向重組棱鏡15的第二側(cè)表面15c。重組棱鏡15將三色的光學(xué)圖像組合，然后從第三側(cè)表面15b輸出組合后的光學(xué)圖像。從第三側(cè)表面15b發(fā)出的光學(xué)圖像通過前棱鏡組60投影到屏幕上，這樣全色圖像就在屏幕上顯示出來了。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的液晶投影機(jī)中，前透鏡單元和后透鏡單元安裝在形成于棱鏡底座板上的框架上，色重組棱鏡固定在該棱鏡底座板上。因此，投影透鏡的透鏡元件便于安裝，不需要任何復(fù)雜的細(xì)微調(diào)整。因?yàn)橥队巴哥R由前透鏡組和第一、第二后透鏡組組成，可以通過后透鏡組來校正各色的光學(xué)圖像。因此投影到屏幕上的全色圖像能夠具有很高的質(zhì)量。
在以上實(shí)施例中，前透鏡組的光軸沿著一條平直線性的路線延伸。也可以像圖5所示的那樣，可選地使用一個(gè)前透鏡單元65，它的光軸被一個(gè)安放在透鏡元件之間的鏡子所偏折。
因此，本發(fā)明并不受限于所述實(shí)施例，在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種液晶投影機(jī)，其包括第一液晶元件到第三液晶元件，分別用來調(diào)制三原色的光束，以輸出三色的光學(xué)圖像；一個(gè)矩形的重組棱鏡，用來組合所述三色的光學(xué)圖像，該棱鏡在彼此互相垂直的第一和第二側(cè)表面上接收所述三色的光學(xué)圖像，并在其第三側(cè)表面上輸出組合后的光學(xué)圖像；一個(gè)投影透鏡系統(tǒng)，用于將所述組合后的光學(xué)圖像投影到屏幕上，該投影透鏡系統(tǒng)包括前透鏡組、第一后透鏡組和第二后透鏡組；一個(gè)棱鏡底座板，所述棱鏡的底側(cè)固定在該棱鏡底座板上，以及第一、第二和第三框架，所述第一、第二和第三框架與所述棱鏡底座板一體形成，且分別與所述棱鏡的第一到第三側(cè)表面平行且相對(duì)，所述第一到第三框架的每一個(gè)都有一個(gè)開口，其中所述第一后透鏡組保持在第一框架的所述開口中，所述第二后透鏡組保持在第二框架的所述開口中，所述前透鏡組保持在第三框架的所述開口中。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶投影機(jī)，還包括一個(gè)板，其與所述棱鏡的第四側(cè)表面平行并相對(duì)，其中所述第一到第三框架與所述板連接起來，形成一個(gè)一體的矩形筒體。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶投影機(jī)，其中所述第一后透鏡組被固定地安裝在第一支持件上，該第一支持件裝配在所述第一框架的所述開口中，并固定在所述第一框架上，而所述第二后透鏡組被固定地安裝在第二支持件上，該第二支持件裝配在所述第二框架的所述開口中，并固定在第二框架上。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶投影機(jī)，其中所述前透鏡組被固定地安裝在一個(gè)透鏡鏡筒內(nèi)，該透鏡鏡筒裝配在第三框架的開口中，并固定在第三框架上。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶投影機(jī)，其中所述液晶元件具有反射性。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶投影機(jī)，其中所述第一后透鏡組將從所述第一液晶元件發(fā)出的第一色光學(xué)圖像投影到所述棱鏡的第一側(cè)表面，而所述第二后透鏡組將從所述第二和第三液晶元件發(fā)出的第二色和第三色的光學(xué)圖像投影到所述棱鏡的第二側(cè)表面。
全文摘要
一種三色型的液晶投影機(jī)含有三塊液晶元件，用于將三原色光束分別調(diào)制為三色的光學(xué)圖像。一個(gè)重組棱鏡對(duì)調(diào)制后的三色的光學(xué)圖像進(jìn)行組合，以及一個(gè)投影透鏡系統(tǒng)將該組合后的全色圖像投影到屏幕上。該投影透鏡系統(tǒng)由前透鏡組、第一和第二后透鏡組所組成。前透鏡組和后透鏡組安裝在框架上，這些框架在棱鏡底座板上一體形成，其中重組棱鏡固定在該棱鏡底座板上。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1577057SQ20041006217
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月10日
發(fā)明者清水仁 申請(qǐng)人:富士寫真光機(jī)株式會(huì)社