[发明专利]具有偏移的同轴投影透镜

说明书

技术领域

本发明涉及投影显示系统领域。更具体地，该发明涉及用于投影显示系统的投影光学器件。

背景技术

显示系统一般可分为直观显示和投影显示。直观显示允许由直观显示系统的用户直接观察物体平面。投影显示系统投影来自物体平面的光于图像平面上，以便投影显示系统的用户观察来自图像平面的光。投影显示系统的图像平面可以是正面投影表面，其中显示系统和观察者位于图像平面的相同侧；或是背面投影表面，其中显示系统和观察者位于图像平面的相对侧。除非另外说明，本文提出的概念适于用正面和背面两种投影显示系统。

投影显示系统依赖来自物体平面的光。该光可从位于物体平面的显示面板发射，例如通过等离子体放电面板、发光二极管阵列或阴极射线管荧光屏，或任何其它的光源。可替代地，光可通过位于物体平面的显示面板透射或反射，例如通过微镜阵列、透射型液晶装置、反射型液晶装置、摄影幻灯片，或能够反射入射光的任何物理物体。

就彩色保真度、图像亮度、图像对比度、图像失真度和图像尺寸来说，在过去的十年到二十年间，现代显示系统已取得巨大进步。消费者对于显示系统的期望继续增加。因此，非常期望的是通过非常小的低成本的显示系统产生非常高质量的图像，并且该显示系统易于使用同时很好的适于典型的观看环境。

发明内容

本发明提供了用于产生具有高图像偏移的图像同时保持小形状因素（form factor）、短投射或小形状因素和短投射两者的方法和系统。

一个实施例提供了投影透镜，其包括具有光轴的显示面板，相对于光轴在第一方向上引入图像偏移的第一透镜组，以及在与图像偏移相反方向上移相光路的光学移相器。

另一个实施例提供了投影透镜，其包括具有光轴的显示面板，基本准直来自显示面板的光并相对于光轴在第一方向上引入图像偏移的第一透镜组，以及聚焦显示面板图像于图像平面上的第二透镜组，其中第一透镜组中的元件相对于彼此偏移。

另一个实施例提供了投影透镜，其包括具有光轴的显示面板，基本准直来自显示面板的光并在相对于光轴的第一方向上引入图像偏移的第一透镜组，和聚焦显示面板图像于图像平面上的第二透镜组，其中当图像具有100%或更多的图像偏移时，第一透镜组中的元件相对于每个光轴偏移不大于显示面板高度的20%。

附图说明

参考附图描述示例实施例，其中：

图1是投影显示系统的示意性视图，其示出投影仪投射比率。

图2是典型的投影显示系统的示意性视图，其示出显示面板、投影透镜和显示屏幕之间的关系。

图3A-3C是投影显示系统的示意性视图，其示出多个量的图像偏移。

图4-5是投影显示系统的示意性视图，其示出图像偏移。

图6是投影透镜的方框示意性视图，其示出三组光学元件。

图7是投影透镜的示意性视图，其示出相对于显示面板的偏移。

图8-12是根据本发明实施例的光学移相器的示意性视图。

图13是根据本发明实施例，示出倾斜的透镜组的部分投影透镜的示意性视图。

图14是根据本发明实施例，通过XZ平面的投影透镜的示意性视图。

图15是通过XY平面的图14中投影透镜的示意性视图。

图16是根据本发明实施例，通过XZ平面的投影透镜的示意性视图。

图17是通过XY平面的图16中的投影透镜的示意性视图。

图18是根据本发明实施例，通过XZ平面的投影透镜的示意性视图。

图19是通过XY平面的图18中的投影透镜的示意性视图。

具体实施方式

图1示出了投影图像于图像平面102上的投影显示系统100。投影仪100定位于距图像平面102的距离104处，并在该距离上投影具有高度106和宽度108的图像。距图像平面102或屏幕的距离104通常称为投影仪投射（throw）。投射距离除以图像宽度108的比率通常称为投射比率。

某些应用，例如电影院，需要长投射以便放置投影仪在观众后面，从而其不会分散观众注意力。然而，在例如会议室的应用中，经常期望具有非常短的投射。短投射投影仪被期望以便允许在小房间中产生大图像。短投射投影仪也允许投影仪安置得更靠近图像平面。在某些情况下，安置投影仪靠近图像平面具有限制区域的优点，在该区域中人或物体可干扰图像投影于图像平面上。