一种改善灰尘成像的投影系统和投影仪的制作方法

1.本实用新型涉及投影成像领域，尤其涉及一种改善灰尘成像的投影系统和投影仪。


背景技术：

2.目前市场上单片lcd投影多数没有进行光机防尘处理，直接使用开放的光机。现有另外一种方案是将光机外壳设计为密封结构，使用内部空气循环对lcd屏进行散热。这就导致在光机组装过程中，可能有灰尘落在lcd屏上，导致暗场画面出现亮点；或者由于生产成本的限制，光机物料来料或者组装环境很难满足很高的防尘要求，在光机散热过程中内循环风流导致内部的灰尘颗粒落在lcd屏上，导致暗场画面出现亮点。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种改善灰尘成像的投影系统和投影仪。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
5.一种改善灰尘成像的投影系统，包括：外部设置有防尘结构的屏幕组件；
6.所述防尘结构包括：将所述屏幕组件密封在空腔内的透明密封外壳；其中所述透明密封外壳表面处于所述镜头的景深范围外。
7.本实用新型的有益效果是：本方案通过将所述屏幕组件密封在空腔内的透明密封外壳；其中所述透明密封外壳表面处于所述镜头的景深范围外。通过将落在屏幕组件也就是lcd屏上灰尘调整到镜头清晰成像面景深之外的位置，通过控制镜头景深与灰尘位置关系改善投影显示面板灰尘成像，来改善灰尘成像导致画面中出现亮点的现象。
8.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
9.进一步，所述透明密封外壳具体包括：在所述屏幕组件的透光区域通过预设材料做成的前透明窗口和后透明窗口，与所述前透明窗口固定一起的前结构模组，与所述后透明窗口固定一起的后结构模组，以及在所述前透明窗口和所述后透明窗口对接处穿出的连接线组，光线依次通过所述前透明窗口、所述屏幕组件和所述后透明窗口。
10.采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过将预设材料做成的前透明窗口和后透明窗口的结构，可以方便装配、将前后透明窗口分别固定在前后结构模组上，前后模组再对接在一起。对接时考虑lcd屏的fpc线的穿出，可以保证较好的密封。
11.进一步，还包括：所述透明密封外壳外表面设置有增透膜；所述增透膜包括：预设rgb膜。
12.采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过在透明密封外壳镀增透膜减少界面反射。
13.进一步，所述屏幕组件的不透光区域设置有散热组件。
14.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置散热组件将控制屏幕组件的温度在
定义的液晶工作温度区间。
15.本实用新型解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
16.一种改善灰尘成像的投影系统，包括：外部设置有防尘结构的屏幕组件；
17.所述防尘结构包括：将所述屏幕组件固定在所述屏幕组件的透光区域的至少两个透明基板；其中所述透明密封外壳表面和所述透明基板处于所述镜头的景深范围外。
18.本实用新型的有益效果是：本方案通过固定在所述屏幕组件的透光区域的至少两个透明基板；其中所述透明基板处于所述镜头的景深范围外。通过将落在屏幕组件也就是lcd屏上灰尘调整到镜头清晰成像面景深之外的位置，通过控制镜头景深与灰尘位置关系改善投影显示面板灰尘成像，来改善灰尘成像导致画面中出现亮点的现象。
19.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
20.进一步，所述固定在所述屏幕组件的透光区域的至少两个透明基板具体包括：
21.分别固定在所述屏幕组件两侧的前透明基板和后透明基板，光线依次通过所述前透明基板、所述屏幕组件和所述后透明基板。
22.采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过固定在所述屏幕组件的透光区域的透明基板，通过不同材料的透明基板，可以提高导热率增强对lcd的散热，或者提高透过率。
23.进一步，还包括：所述透明基板外表面设置有增透膜；所述增透膜包括：预设rgb膜。
24.采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过在透明基板上镀增透膜减少界面反射。
25.进一步，所述前透明基板包括：由双折射效应的晶体材料或者各向同性透明材料制成的透明基板；
26.所述后透明基板包括：由双折射效应的晶体材料或者各向同性透明材料制成的透明基板。
27.进一步，所述屏幕组件的不透光区域设置有散热组件。
28.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置散热组件将控制屏幕组件的温度在定义的液晶工作温度区间。
29.本实用新型解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
30.一种投影仪，包括：上述任一方案的一种改善灰尘成像的投影系统。
31.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
附图说明
32.图1为本实用新型的实施例提供的结构示意图；
33.图2为本实用新型的其他实施例提供的透明密封壳体方案示意图；
34.图3为本实用新型的其他实施例提供的透明密封外壳方案示意图；
35.图4为本实用新型的其他实施例提供的透明窗口优选透过率曲线；
36.图5为本实用新型的其他实施例提供的加厚透明基板方案示意图；
37.图6为本实用新型的其他实施例提供的透明基板加装散热装置方案示意图；
38.图7为本实用新型的其他实施例提供的镜头景深示意图；
39.图8为本实用新型的其他实施例提供的弥散圆原理示意图；
40.图9为本实用新型的其他实施例提供的镜头景深成像原理示意图；
41.图10为本实用新型的其他实施例提供的灰尘成像原理示意图；
42.图11为本实用新型的其他实施例提供的灰尘暗场成像实物效果图。
具体实施方式
43.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
44.如图1所示，一种改善灰尘成像的投影系统，包括：镜头13；其特征在于，包括：外部设置有防尘结构12的屏幕组件11；
45.防尘结构12包括：将屏幕组件11密封在空腔内的透明密封外壳；其中透明密封外壳表面处于镜头13的景深范围外。其中屏幕组件11可以为lcd屏。
46.在某一实施例中，如图2所示，为避免灰尘落在镜头13景深范围内，可在洁净度较高的lcd屏制备的过程中外加透明密封外壳，使之成为一个密封件。在实际使用的过程中，灰尘进入到密封的小腔体中的可能性较低。当灰尘落在lcd外壳上时，外壳表面处于镜头13的景深范围外，成像为一个较大的弥散圆，不再成像为明显的亮点。从而改善灰尘导致的画面异常。
47.优选地，在某一实施例中，一种改善灰尘成像的投影系统，可以包括：外部设置有防尘结构12的屏幕组件11；其中镜头13和成像面14属于现有公知器件。
48.防尘结构包括：将屏幕组件固定在屏幕组件的透光区域的至少两个透明基板；其中透明密封外壳表面和透明基板处于镜头的景深范围外。
49.如5所示。通过加厚两侧基板玻璃，避免灰尘落在镜头13景深区间内部。保护玻璃表面可以通过镀增透膜减少界面反射。类似与实施例一，也可以通过调整镀膜的透过光谱来减少lcd屏内部cf膜对光的吸收，并且调整lcd投影显示的色域。
50.本方案通过将屏幕组件11密封在空腔内的透明密封外壳，或固定在屏幕组件11的透光区域的至少两个透明基板；其中透明密封外壳表面或透明基板处于镜头13的景深范围外。通过将落在屏幕组件11也就是lcd屏上灰尘调整到镜头13清晰成像面14景深之外的位置，通过控制镜头13景深与灰尘位置关系改善投影显示面板灰尘成像，来改善灰尘成像导致画面中出现亮点的现象。
51.优选地，在上述任意实施例中，透明密封外壳具体包括：在屏幕组件11的透光区域通过预设材料做成的前透明窗口和后透明窗口，与前透明窗口固定一起的前结构模组，与后透明窗口固定一起的后结构模组，以及在前透明窗口和后透明窗口对接处穿出的连接线组，光线依次通过前透明窗口、屏幕组件11和后透明窗口。
52.优选地，在某一实施例中，如图3所示，透明密封外壳可以包括：有光透过的区域选用做成透明窗口。为增加透过率，优选吸收率低且表面有增透镀膜的玻璃材料。透明窗口固定在结构件上，与结构件优选点胶固定，其中结构件起到保护、支撑和固定玻璃透明窗口的作用，具体结构不做限定。可以理解为玻璃透明窗口的外壳，光只从透明窗口经过，不经过
外壳。优选的胶水较软，在温度升高时不至于由于热膨胀系数失配而发生断裂。并且优选在光照高温条件下寿命较长的胶水。为了方便装配，将前后透明窗口分别固定在前后结构模组上，前后模组再对接在一起。对接时考虑lcd屏的fpc线的穿出，并且保证较好的密封。
53.本方案通过将预设材料做成的前透明窗口和后透明窗口的结构，可以方便装配、将前后透明窗口分别固定在前后结构模组上，前后模组再对接在一起。对接时考虑lcd屏的fpc线的穿出，可以保证较好的密封。
54.优选地，在上述任意实施例中，连接线组包括：fpc排线。
55.优选地，在上述任意实施例中，还包括：透明密封外壳外表面设置有增透膜。
56.本方案通过在透明密封外壳镀增透膜减少界面反射。
57.优选地，在上述任意实施例中，固定在屏幕组件11的透光区域的至少两个透明基板具体包括：
58.分别固定在屏幕组件11两侧的前透明基板和后透明基板，光线依次通过前透明基板、屏幕组件11和后透明基板。
59.在某一实施例中，除了使用针对lcd的透明密封外壳，也可以通过将lcd屏两侧的基板做成厚的透明基板，如5所示。通过加厚两侧基板玻璃，避免灰尘落在镜头13景深区间内部。保护玻璃表面可以通过镀增透膜减少界面反射。类似与实施例一，也可以通过调整镀膜的透过光谱来减少lcd屏内部cf膜对光的吸收，并且调整lcd投影显示的色域。
60.本方案通过固定在屏幕组件11的透光区域的透明基板，通过不同材料的透明基板，可以提高导热率增强对lcd的散热，或者提高透过率。
61.优选地，在上述任意实施例中，还包括：透明基板外表面设置有增透膜。
62.本方案通过在透明基板上镀增透膜减少界面反射。
63.优选地，在上述任意实施例中，前透明基板包括：由双折射效应的晶体材料或者各向同性透明材料制成的透明基板；
64.后透明基板包括：由双折射效应的晶体材料或者各向同性透明材料制成的透明基板。
65.在某一实施例中，为了增强对lcd的散热，优选的方案考虑使用热导率较高的透明材料。
66.如果入射到前保护玻璃上的光是非偏振光，即起偏在前保护玻璃和lcd屏之间，前保护玻璃既可以选择有一定双折射效应的晶体材料，如导热率高、透过率高的蓝宝石玻璃，也可以选择各向同性的熔融石英或者其他玻璃材料。如果入射到前保护玻璃上的光已经是适合被lcd调整的偏振光，前保护玻璃优选各向同性的透明材料。类似地，如果检偏器在后保护玻璃之后，经过lcd之后的偏振光状态包含了lcd的调制信息，并不希望后保护玻璃改变偏振状态，因此后保护玻璃优选各向同性透明材料。如果检偏器在lcd屏与后保护玻璃之间，lcd屏出射的光偏振态保持对成像的影响不再关键，此时后保护玻璃也可以选择具有一定双折射效应的材料。
67.优选地，在上述任意实施例中，屏幕组件11的不透光区域设置有说散热组件。
68.通过设置散热组件将控制屏幕组件11的温度在定义的液晶工作温度区间。
69.优选地，在上述任意实施例中，散热组件包括：散热鳍片。
70.需要说明的是，在某一实施例中，如图6所示，在高亮投影显示中，lcd屏上吸收的
光功率较高，需要控制lcd屏的温度在定义的液晶工作温度区间。实施例二的变种之一即为在保护玻璃不透光区域增加散热装置，如散热鳍片等，如图6所示的散热器。值得指出的是，散热鳍片并不限于图6所示中前保护玻璃上的图示位置上。实际上，不遮挡光的位置均可以设置。考虑到成本以及空间的限制，优选在导热率高的保护玻璃上增加散热器。
71.优选地，在上述任意实施例中，增透膜包括：预设rgb膜。增透膜可以通过在透明窗口上镀膜实现，拦截rgb透过波长之间的波长的光，来降低除了rgb透过波长以外的光的透过率。增透膜还可以选择不同镀膜选材以实现不同应用需求。
72.优选地，在某一实施例中，lcd屏中每个像素由红绿蓝(rgb)三种颜色子像素组成，每种颜色的子像素使用其对应颜色的滤光膜即color filter，cf膜，实现色彩调节的功能，红绿蓝cf膜典型的透过率如图4所示，参照cf膜典型的透过率设计预设rgb膜的透过率，对于预设rgb膜的材料和膜层不做具体限定，只要能实现cf膜的透过率即可。
73.在某一实施例中，cf膜多为吸收型，即除了需要的颜色光之外，cf膜将其他颜色的光均吸收。吸收的光会被转化为热，产生的热量会降低lcd屏的耐受光亮度、影响lcd屏自身的寿命，并且会通过产生光电流的方式影响lcd的灰阶显示。为降低lcd屏对照明光的吸收，一种优选的方案是将透明窗口的透过率通过镀膜设计为图4所示，即在cf膜rgb对应的波长段设计为高透过率，而在cf膜rgb透过波长之间的波长位置处设计为低透过率。通过设计透明窗口的透过率谱线，还可以调整lcd屏投影显示的色域。
74.增透膜对于rgb不同光的透过率参照cf膜的透过率。即在预设rgb膜对应的波长段设计为高透过率，而在cf膜透过波长之间的波长位置处设计为低透过率。cf膜和rgb膜都指lcd投影用到的滤光片，此处预设rgb膜的意思是指：透明基板外表面的镀膜参照cf膜的透过率来制作。
75.需要说明的是，镜头13景深是指镜头13的理想成像位置(合焦平面)前后依然能够获得可接受成像质量的深度范围。范围外的物体成像随着与理想成像位置距离的增大而越发模糊，其中镜头13景深示意图如图7所示。
76.需要说明的是，理想情况下，不考虑各种像差以及衍射，如图8所示，进行画面对焦时，只有一个平面是合焦的，即在这个平面上的物体上某点发出的不同角度的光通过透镜在像平面成像为一个点；在平面前后都不是合焦平面，物体上某点发出的不同角度的光，最终在像平面成像为一个模糊圆，称为弥散圆。
77.在某一实施例中，如图9所示，镜头13景深成像原理可以包括：在镜头13的景深范围内的物体均能通过镜头13清晰成像，其原因在于：人眼的辨别能力有限，当处在非合焦平面的发光源对应的弥散圆小到人眼无法辨别时，其成像看上去就跟在合焦平面上的物体成像一样清晰。因此，在合焦平面前后各有一段距离，在这段距离内成像形成的弥散圆大小都在人眼辨别能力之外，视为清晰的成像，这段距离就称为镜头13的景深。
78.在某一实施例中，如图10所示，在单片lcd投影系统中，单片lcd屏在镜头13在单片lcd屏具有较大的面积，因此灰尘有较大的概率会落在lcd屏上。当有灰尘落在lcd屏上时，灰尘附近的光线会发生散射，由于灰尘处于镜头13的景深范围内，最终在成像面14重新会聚成灰尘大小的亮点，此现象在暗场时更为明显。灰尘暗场成像实物效果图如图11所示，其中图中亮点为灰尘导致的暗场亮点。
79.在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”或
“
一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。
80.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
81.此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
82.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。