[发明专利]背投影装置以及用于背投影装置的方法

说明书

本案是申请号为200880006129.6、申请日为2008年1月25日、发明名称为“背投影装置以及用于背投影装置的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种背投影装置，该背投影装置包括屏幕、投影光学系统以及用于产生图像的图像模块，借助投影光学系统将图像从后面投影到屏幕上，从而使得位于屏幕前面的观察者能够看到被投影到屏幕上的图像。此外，本发明还涉及一种用于这种背投影装置的方法。

背景技术

在这种背投影装置中，结构厚度和底座高度应尽可能小。可以通过使用具有大的像场偏移的光学系统减小结构厚度。然而，在此情况下，屏幕上会出现很大的入射角，在具有透射的菲涅耳圆盘(Fresnelscheibe)的屏幕中，该入射角不允许超过一定的入射角，这不利地限制了结构厚度的最小化。为了达到更小的结构厚度，屏幕通常具有反射的菲涅耳圆盘，借助该反射的菲涅耳圆盘在屏幕上执行必要的光束偏转。然而，由于在反射的菲涅耳圆盘中，最小入射角不允许小于约40°，这导致即使在屏幕的最接近轴的点处(朝着投影光学系统观察)也必须调节入射角，由此不利的是，底座高度变得相对大。对于小于55°的角度而言就已经由于菲涅耳结构出现了增大的光损失。

在EP 1 452 907 A1中，菲涅耳圆盘被构造为部分反射和部分透射，以便最小化底座高度。然而，这导致如下缺点，即在菲涅耳圆盘的反射区域和透射区域之间的过渡区域中出现不能接受的图像伪影。

发明内容

从所述背景出发，本发明的任务在于，改进本文开头所述类型的背投影装置，从而在背投影装置的结构厚度和底座高度小的情况下实现屏幕上的好的图像显示。

在装置技术上，该任务是通过权利要求1和27的特征解决的。此外，在方法技术上，该任务是通过权利要求14至40的特征解决的。

根据本发明，通过以下方式来解决该任务，即投影光学系统具有反射的菲涅耳镜。利用该菲涅耳镜使得在远离轴的区域内(即对于屏幕的上部区域)调节光束的更强偏转成为可能，由此减小了屏幕上的最大入射角并且可以这样调节该最大入射角，使得它例如在具有透射的菲涅耳圆盘的屏幕中不大于对于该透射的菲涅耳圆盘而言最大允许的入射角。由此可以在同时保持结构厚度的情况下实现背投影装置的小的底座高度，其中，由于屏幕可以仅具有透射的菲涅耳圆盘，因而还实现了出色的图像显示。特别地，仅通过屏幕的透射的菲涅耳圆盘就可以在屏幕上产生必要的光束偏转。透射的菲涅耳圆盘可以在整个屏幕上延伸。

此外，根据本发明，同样通过以下方式来解决该任务，即投影光学系统具有带有屈光力的镜的组合，也就是说，具有至少一个第一非球面镜和第二非球面镜。通过使用如下可能性，即赋予所述镜子的形状以非球面的部分，可以减少投影光学系统的光学元件的数量。特别地，利用投影光学系统中的第二非球面镜，优选直接在透射的菲涅耳圆盘前面的第二非球面镜，可以在远离轴的区域内，即对于屏幕的上部区域调节光束的更强偏转，由此减小屏幕上的最大入射角并且可以这样调节最大入射角，使得它例如在具有透射的菲涅耳圆盘的屏幕中不大于对于透射的菲涅耳圆盘而言最大允许的入射角。由此可以在同时保持结构厚度的情况下实现背投影装置的小的底座高度，其中，因为屏幕可以仅具有透射的菲涅耳圆盘，所以还实现了出色的图像显示。特别地，仅通过屏幕的透射的菲涅耳圆盘就可以在屏幕上产生必要的光束偏转。透射的菲涅耳圆盘可以在整个屏幕上延伸。

特别地，在屏幕和菲涅耳镜之间可以不设置其他的转向镜。因此，菲涅耳镜在菲涅耳圆盘前面导致最后的光路折叠。同样地，在屏幕和第二非球面镜之间也可以不设置其他的转向镜。因此，第二非球面镜在菲涅耳圆盘前面导致最后的光路折叠。

此外，可以如此设计菲涅耳镜或第二非球面镜，以使在将图像投影到屏幕上时，在整个屏幕上入射角不大于60°。因此，确保了透射的菲涅耳圆盘可以用于屏幕。

此外，菲涅耳镜或者第二非球面镜还优选地具有正的屈光力。因此，可以减少投影光学系统的光学元件的数量。

投影光学系统可以与菲涅耳圆盘一起被构造为旋转对称的系统，该系统的像场仅被单侧地使用，并且该系统的像场不包含该系统的光轴。因此，可以最小化背投影装置的结构厚度。为了使投影光学系统最佳地空间匹配于小的结构厚度和底座高度，投影光学系统可以包括两个平的转向镜。

所述投影光学系统还可以被构造为非旋转对称的系统并且包括例如自由表面在此，自由表面应理解为非旋转对称的非球面表面。