专利名称：平板楔角反射背投影系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种平板楔角反射背投影系统。
背景技术：
背投影显示系统是目前适合于个人和家庭使用的最受欢迎的大屏幕显示系统。与液晶显示器和等离子显示器相比，在维持色彩调节和屏幕视角以及对比度等各个方面，投影显示设备都表现出极高的性价比。早期由于光学设计的限制，投影镜头4的焦距较长、视角较小，由此造成背投影系统的光路较长。为了达到大屏幕的效果，只能够采用将光路多次曲折的方式，采用了双反射镜(图1)甚至三反射镜的光学设计，以期达到加长光路的效果。现在由于镜头设计的改进，镜头的焦距比以往有很大的缩短，视角可以做得较大，镜头边缘的成像质量也得到明显改善，并不需要像以前那样长的光路就可以获得足够大的图像。因此目前面市的新型背投影设备全部使用了单反射镜结构方式(图2)，让光线产生畸变的可能性大为降低，较少的反射次数也减步了光线的损失，从而可以获得较高的图像亮度。同时背投影系统的整机厚度几乎与投影显示的屏幕尺寸之间保持一定的关系，其厚度几乎是屏幕对角尺寸(英寸)值的厘米数。由于背投系统的厚度与PDP以及LCD等平板显示器相比较厚，且显示器的厚度与显示屏成正比，在会议室使用100”的背投影显示系统，其厚度达到1米左右，因此减小投影显示的厚度是十分关键的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种平板楔角反射背投影系统。
平板楔角反射背投影系统中应用楔角反射镜的机理利用全反射棱镜代替普通的平面镜反射，这样可以节省平面镜为放大图象而必须预置的空间，进一步缩小系统体积，可以使具有一定夹角的投射光线在棱镜内自我完成放大后出射。在投影视角一定的情况下能达到更大的放大倍数，却没有多次反射引起的光能损失。一种平板楔角反射背投影系统中，光线从楔角较厚的一部分进入，具有一定发散角的入射光线通过材料/空气介质全反射，相对于反射面的法线来说，光线每反射一次，在楔角平面一方的入射角都要减小，直到小于临界角而出射到空气中。入射光线中的下部边缘光线经过楔角垂直平面和倾斜平面的反射后从屏幕上较靠下部的位置出射，而上部边缘光线由于入射到楔角内时的倾斜角较大，在楔角内反射次数较多，经过楔角垂直平面和倾斜平面的反射后从屏幕上较靠上的位置出射，使投影图像成像于屏幕。
另一种平板楔角反射背投影系统，用平面反射镜代替楔角棱镜的结构，光线从楔角较薄的一部分入射，具有一定发散角的入射光线通过材料/空气介质全反射，相对于反射面的法线来说，光线每反射一次，在楔角平面一方的入射角都要增大镜面倾斜角度的两倍。投影光线的下边缘光线从垂直平面反射镜下部水平射入系统中，经过倾斜平面反射镜的反射之后，入射到垂直平面反射镜上，再次经过反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕上较靠下部的位置出射；而上边缘光线一定的孔径角射入到系统中，首先经过倾斜平面反射镜的反射，入射到垂直平面反射镜上，再次经过的反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕靠上的位置出射，使投影图像成像于屏幕。
本发明的优点是1)用平板楔角结构型全反射棱镜，使光线通过全反射实现图像放大，减少光能量损失，实现大屏幕背投影显示。
2)反射棱镜代替普通的平面镜反射，使系统适合于背投影成像系统，减少背投影机的厚度。
3)采用棱镜全反射技术，除了畸变避免了其它相差的产生，得到好的图像效果。
图1是采用了双反射镜的背投影显示系统结构示意图。
图2是采用了单反射镜的背投影显示系统结构示意图。
图3是一种平板楔角背投影系统结构示意图。
图4(a)是另一种平板楔角背投影系统的一种结构示意图。
图4(b)是另一种平板楔角背投影系统的又一种结构示意图。
具体实施例方式
一种平板楔角反射背投影系统中，光线从楔角较厚的一部分d进入，具有一定发散角C1的入射光线通过材料/空气介质发生全反射，相对于楔角内垂直反射面的法线NT1来说，光线每反射一次，在楔角垂直平面一方的入射角BT1就减小楔角倾斜平面的角度的两倍2A1，直到小于临界角而出射到空气中。入射光线中的下部边缘光线u1从楔角下部D与垂直平面V1的相交边缘射入楔角结构中，经过楔角垂直平面V1和倾斜平面I1的反射后从屏幕1上较靠下部的位置X1点出射；而上部边缘光线t1由于入射到楔角内时的倾斜角较大，在楔角内反射次数较多，经过楔角垂直平面V1和倾斜平面I1的反射后从屏幕上较靠上的位置Y1点出射，X1和Y1之间的距离使投影图像成像于屏幕1上。
另一种平板楔角反射背投影系统，用平面反射镜M1、M2、M3代替楔角棱镜n的结构，光线从楔角较薄的一部分d入射，具有一定发散角C2的入射光线通过材料/空气介质全反射，相对于反射面的法线NT2来说，光线每反射一次，在楔角平面一方的入射角BT2都要增大镜面倾斜角度的两倍2A2。投影光线的下边缘光线u2从垂直平面反射镜M2下部水平射入系统中，经过倾斜平面反射镜M1的反射之后，入射到垂直平面反射镜M2上，再次经过M2的反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕1上较靠下部的位置X2出射；而上边缘光线t2以C2的孔径角射入到系统中，首先经过倾斜平面反射镜M1的反射，入射到垂直平面反射镜M2上，再次经过M2的反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕1靠上的位置Y2出射，X2和Y2之间的距离使投影图像成像于屏幕1上。
如图3所示，系统中包括了从投影物镜出射的图像光线开始，到屏幕为止的所有组成部分，光线从楔角较厚的一部分d进入，具有一定发散角C1的入射光线通过材料/空气介质发生全反射，相对于楔角内垂直反射面的法线NT1来说，光线每反射一次，在楔角垂直平面一方的入射角BT1就减小楔角倾斜平面的角度的两倍2A，直到小于临界角而出射到空气中。入射光线中的下部边缘光线u1从楔角下部D与垂直平面V1的相交边缘射入楔角结构中，经过楔角垂直平面V1和倾斜平面I1的反射后从屏幕1上较靠下部的位置X1点出射；而上部边缘光线t1从楔角下部D与倾斜平面I1的相交边缘射入楔角结构中，由于入射到楔角内时的倾斜角较大，在楔角内反射次数较多，经过楔角垂直平面V1和倾斜平面I1的反射后从屏幕上较靠上的位置Y1点出射，X1和Y1之间的距离使投影图像成像于屏幕1上。楔角结构中光线入射点上，入射光线的入射角大于全反射角越多，楔角的角度A1越小，光线在从楔角中出射到空气中之前将经过的反射次数越多，因此也将在楔角中传播距离h更远，图像放大率也就越大。所以楔角的作用是把入射光线的发散角度转换成沿屏幕方向传播的距离。而传统放映机是通过投影物镜与屏幕之间的空间来做到这点的。
如图4(a)所示，用平面反射镜M1、M2代替楔角棱镜n的结构，光线从楔角较薄的一部分d2入射，具有一定发散角C2的入射光线通过材料/空气介质发生全反射，相对于倾斜平面反射镜的法线NT2来说，光线每反射一次，在反射镜一方的入射角BT2都要增大镜面倾斜角度的两倍2A2。投影光线的下边缘光线u2从垂直平面反射镜M2下部水平射入系统中，经过倾斜平面反射镜M1的反射之后，入射到垂直平面反射镜M2上，再次经过M2的反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕1上较靠下部的位置X2出射；而上边缘光线t2以C2的孔径角射入到系统中，首先经过倾斜平面反射镜M1的反射，入射到垂直平面反射镜M2上，再次经过M2的反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕1靠上的位置Y2出射，X2和Y2之间的距离使投影图像成像于屏幕1上。
如图4(b)所示，用平面反射镜M1、M2、M3代替楔角棱镜n的结构，光线从楔角较薄的一部分d入射，具有一定发散角C3的入射光线通过材料/空气介质发生全反射，相对于倾斜平面反射镜的法线NT3来说，光线每反射一次，在反射镜一方的入射角BT3都要增大镜面倾斜角度的两倍2A3。投影光线的下边缘光线u3从垂直平面反射镜M2下部水平射入系统中，经过倾斜平面反射镜M1的反射之后，入射到垂直平面反射镜M2上，经过M2的反射，再次入射到M1上，依此数次，经过M1的反射后，入射到平面反射镜M3上，经过M3最后一次反射达到要求的放大倍数后从屏幕1上较靠下部的位置X3出射；而上边缘光线t3以C3的孔径角射入到系统中，首先经过倾斜平面反射镜M1的反射，入射到垂直平面反射镜M2上，经过M2的反射，再次入射到M1上，依此数次，经过M1的反射后，入射到平面反射镜M3上，经过M3最后一次反射达到要求的放大倍数后从屏幕1上较靠上的位置Y3出射，X3和Y3之间的距离使投影图像成像于屏幕1上。
权利要求
1.一种平板楔角反射背投影系统，其特征在于应用了平板楔角反射式结构，光线从楔角较厚的一部分d进入，具有一定孔径角C1的入射光线通过材料/空气介质发生全反射，相对于楔角内垂直反射面的法线NT1来说，光线每反射一次，在楔角垂直平面一方的入射角BT1就减小楔角倾斜平面的角度的两倍2A1，直到小于临界角而出射到空气中。使投影图像成像于屏幕1上。
2.根据权利要求1所述的一种平板楔角反射背投影系统，其特征在于利用一定孔径角的入射光线，从下边缘到上边缘光线在楔角中反射次数不同，即入射光线中的下部边缘光线u1从楔角下部D与垂直平面V1的相交边缘射入楔角结构中，经过楔角垂直平面V1和倾斜平面I1的反射后从屏幕1上较靠下部的位置X1点出射；而上部边缘光线t1由于入射到楔角内时的倾斜角较大，在楔角内反射次数较多，经过楔角垂直平面V1和倾斜平面I1的反射后从屏幕上较靠上的位置Y1点出射，适用于超薄大屏幕背投影显示的结构。
3.另一种平板楔角反射背投影系统，其特征在于用平面反射镜M1、M2、M3代替楔角棱镜n的结构，光线从楔角较薄的一部分d入射，具有一定孔径角C2的入射光线通过材料/空气介质全反射，相对于反射面的法线NT2来说，光线每反射一次，在楔角平面一方的入射角BT2都要增大镜面倾斜角度的两倍2A2。最后通过平面反射镜M2或M3的反射使投影图像成像于屏幕1上。
4.根据权利要求3所述的一种平板楔角反射背投影系统，其特征在于利用投影光线的下边缘光线u2从垂直平面反射镜M2下部水平射入系统中，经过倾斜平面反射镜M1的反射之后，入射到垂直平面反射镜M2上，再次经过M2的反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕1上较靠下部的位置X2出射；而上边缘光线t2以C2的孔径角射入到系统中，首先经过倾斜平面反射镜M1的反射，入射到垂直平面反射镜M2上，再次经过M2的反射，依此数次，达到要求的放大倍数后从屏幕1靠上的位置Y2出射，适用于超薄大屏幕背投影显示的结构。
全文摘要
本发明公开了一种平板楔角反射背投影系统。系统中包括为投影图像设置的图像源投影机和用以放大投影图像的平板楔角结构。光线从楔角较厚的一部分进入，具有一定发散角的入射光线通过材料/空气介质全反射，相对于反射面的法线来说，光线每反射一次，在楔角平面一方的入射角都要减小，直到小于临界角而出射到空气中。入射光线中的下部边缘光线从屏幕上较靠下部的位置出射，而上部边缘光线由于入射到楔角内时的倾斜角较大，在楔角内反射次数较多，经过楔角垂直平面和倾斜平面的反射后从屏幕上较靠上的位置出射，使投影图像成像于屏幕。楔角在投影系统中的作用是把入射光线的发散角度转换成沿屏幕方向传播的距离，从而实现了超薄的背投影显示器。
文档编号H04N9/31GK1960463SQ20051006136
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者郝玮, 刘旭 申请人:浙江大学