專(zhuān)利名稱(chēng)：投影儀系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于投影儀系統(tǒng)的，具體地說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于體積變小，能夠顯示明亮、鮮明自然顏色的激光投影儀系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
投影儀系統(tǒng)是指將小畫(huà)面擴(kuò)大后投射出去，并顯示出大畫(huà)面的投射顯示系統(tǒng)(Projection Display System)。
使用燈和LCD的LCD投影儀系統(tǒng)便是所述投射顯示裝置中的代表之一。
圖1顯示依據(jù)原有技術(shù)的LCD投影儀系統(tǒng)基本構(gòu)成圖。
如圖1所示，在一般的LCD投影儀系統(tǒng)中，燈101所發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)反射鏡(圖上未顯示)向一個(gè)方向聚集照射出去，經(jīng)紅光濾光器(filter)102，透過(guò)紅色光，并將綠色光和藍(lán)色光反射，所述紅色光被紅光鏡(mirror)103所反射，照射到紅光LCD 107上，被所述紅光濾光器102所反射的綠色光和藍(lán)色光通過(guò)蘭光濾光器104，綠色光被反射出去，并照射到綠光LCD 108上。同時(shí)，所述被透過(guò)的藍(lán)色光依次在第1蘭光鏡105和第2蘭光鏡106上反射后，照射到蘭光LCD 109上。
所述各紅、綠、蘭(R、G、B)的LCD 7、8、9分別依據(jù)電信號(hào)來(lái)顯示各自顏色圖像，并將各顏色圖像通過(guò)棱鏡110進(jìn)行合成。被合成的彩色圖像通過(guò)投射光學(xué)儀111被擴(kuò)大，并照射到顯示屏112上，用戶(hù)便可以看到被照射的圖像。
通過(guò)這種方式，使用多種顏色濾光器，將從燈中所發(fā)出的光分離為多種顏色后，再進(jìn)行合成，因此它所存在的問(wèn)題是必須依靠燈來(lái)調(diào)節(jié)構(gòu)成圖像的紅、綠、藍(lán)各顏色光的比例。
這一點(diǎn)通過(guò)LCD投影儀系統(tǒng)中所使用的燈的光譜，參照?qǐng)D2進(jìn)行如下說(shuō)明。
如圖2所示，在燈光光譜中，所使用的是與紅、綠、藍(lán)顏色相應(yīng)的部分區(qū)域光。所述紅、綠、藍(lán)三種顏色光的波長(zhǎng)區(qū)域在整個(gè)光譜區(qū)域中所占的比重較寬，其中，紅顏色區(qū)域的光量相對(duì)較多，而藍(lán)顏色和綠顏色的光量相對(duì)較少。
具體地說(shuō)就是視覺(jué)度最小的藍(lán)色光區(qū)域小，因此便產(chǎn)生了最黑的顏色區(qū)域。為了體現(xiàn)與輸入圖像信號(hào)相關(guān)的彩色圖像，必須減少草綠色和紅色的光量，來(lái)與光量最小的藍(lán)色光相協(xié)調(diào)，并與白色平衡(White balance)相適應(yīng)。
這種方法所存在的問(wèn)題是只使用了燈光中的一部分，并且為了與白色平衡相適應(yīng)，必須減少特定顏色的光量，因此光的利用效率很低。
同時(shí)，顯示顏色的波長(zhǎng)區(qū)域較寬，所以很難顯示出與自然顏色接近的純色。
另一方面，也有使用數(shù)字微反射器(Digital Micromirror Device)來(lái)代替LCD作為顯示元件的。
與LCD相比，所述數(shù)字微反射器是具有反應(yīng)速度快，能夠體現(xiàn)高對(duì)比度(contrast)，反射率高，亮度高，能夠顯示自然圖像的元件。
這種數(shù)字微反射器是利用半導(dǎo)體工藝，將數(shù)十萬(wàn)乃至數(shù)百萬(wàn)個(gè)微型鏡進(jìn)行排列所形成的裝置，各鏡根據(jù)所認(rèn)可的電壓來(lái)控制鏡子的角度，并控制各像素的圖像信息。
圖3是顯示依據(jù)原有技術(shù)的數(shù)字微反射器投影儀系統(tǒng)構(gòu)成圖。
如圖3所示，在利用數(shù)字微反射器的投影儀系統(tǒng)中，燈301所發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)反射鏡(圖上未顯示)向一個(gè)方向聚集照射出去，通過(guò)內(nèi)部全反射(TIRTotal Internal Reflection)棱鏡302被全反射，且路徑被切斷。照射出來(lái)的光經(jīng)過(guò)蘭光棱鏡303，對(duì)藍(lán)色光進(jìn)行全反射并照射出去，并允許紅顏色和綠顏色光透過(guò)，所述被全反射的藍(lán)色光被照射到蘭光數(shù)字微反射器306上。
透過(guò)所述蘭光棱鏡303的紅色和綠色光在紅光棱鏡304對(duì)紅色光進(jìn)行全反射，允許綠色光透過(guò)。所述被全反射的紅顏色光被照射到紅光數(shù)字微反射器307上，被透過(guò)的綠顏色光通過(guò)綠光棱鏡305被照射到綠光數(shù)字微反射器308上。
所述各R、G、B的數(shù)字微反射器306、307、308分別依據(jù)各相應(yīng)顏色圖像信號(hào)來(lái)顯示圖像，并通過(guò)對(duì)反射角進(jìn)行微調(diào)來(lái)使照明光以一定方向反射出去。
所述各個(gè)數(shù)字微反射器306、307、308所顯示的圖像經(jīng)過(guò)各個(gè)棱鏡303、304、305被合成，并透過(guò)內(nèi)部全反射棱鏡302。
透過(guò)所述內(nèi)部全反射棱鏡302的合成彩色圖像被投射透鏡309放大后，在顯示屏310上成像。
這種系統(tǒng)是在顯示元件數(shù)字微反射器和投射透鏡間設(shè)置多個(gè)棱鏡，光學(xué)距離非常長(zhǎng)，結(jié)果使投射透鏡的整體長(zhǎng)度也變得很長(zhǎng)，從而使系統(tǒng)的大小變大，導(dǎo)致投射透鏡的性能低下等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容因此，為了解決所述問(wèn)題，本發(fā)明便應(yīng)運(yùn)而生。本發(fā)明的目的是提供一種具有如下功能的投影儀系統(tǒng)投射距離短，系統(tǒng)體積變小，使用激光作為光源，因此能夠提高顏色純度，具有能夠表現(xiàn)出自然顏色的效果。
為了達(dá)到所述目的，依據(jù)本發(fā)明的投影儀系統(tǒng)具有由以下部分構(gòu)成的特征生成紅、綠、藍(lán)顏色光的各個(gè)激光光源；利用所述紅、綠、藍(lán)顏色光顯示相應(yīng)顏色圖像的圖像顯示元件；將所述各顏色圖像擴(kuò)大后投射出去的第1投射透鏡系統(tǒng)；將所述被投射出去的各顏色圖像進(jìn)行合成的棱鏡；將所述被合成的圖像擴(kuò)大后投射出去的第2投射透鏡系統(tǒng)；對(duì)所述被擴(kuò)大后投射出去的圖像進(jìn)行成像的顯示屏。
本發(fā)明是具有以下特征的投影儀系統(tǒng)所述第1投射透鏡系統(tǒng)至少由一個(gè)或一個(gè)以上透鏡構(gòu)成。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的投影儀系統(tǒng)具有如下效果第一，使用激光作為光源，能夠提高顏色純度，因此具有能顯示鮮明的自然顏色圖像的效果。
第二，減少了投射透鏡的后焦點(diǎn)距離，使投射距離縮短，減小了投影儀系統(tǒng)的體積，從而具有構(gòu)成緊湊的效果。
第三，增加了對(duì)光源所發(fā)出光的利用效率，從而具有能顯示高亮度、高畫(huà)面質(zhì)量圖像的效果。

圖1顯示依據(jù)原有技術(shù)的LCD投影儀系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖2是顯示原有LCD投影儀系統(tǒng)光源燈的光譜圖。
圖3是顯示依據(jù)原有技術(shù)的數(shù)字微反射器投影儀系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明的激光投影儀系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖5是顯示依據(jù)本發(fā)明的激光投影儀系統(tǒng)中的分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)合成顏色方式圖。
圖6是顯示依據(jù)本發(fā)明的投射透鏡構(gòu)成及后焦點(diǎn)距離關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
下面，將參照附圖，對(duì)本發(fā)明理想實(shí)例的構(gòu)成及運(yùn)行情況進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明的激光投影儀系統(tǒng)構(gòu)成圖。
如圖所示，激光投影儀系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成R、G、B激光光源401、402、403；對(duì)所述激光光源401、402、403所發(fā)出的激光進(jìn)行全反射的R、G、B全反射棱鏡404、405、406；根據(jù)相應(yīng)顏色圖像信號(hào)，對(duì)所述R、G、B照明光源光量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并以特定角度反射，并顯示圖像的R、G、B 數(shù)字微反射器407、408、409；位于所述各R、G、B數(shù)字微反射器407、408、409前面的第1，2，3投射透鏡系統(tǒng)410、411、412；對(duì)所述各R、G、B數(shù)字微反射器407、408、409所成的圖像進(jìn)行合成的分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)414；將圖像擴(kuò)大后投射出去的第4投射透鏡系統(tǒng)413；對(duì)所述投射出去的圖像進(jìn)行成像的顯示屏415。
如上所述構(gòu)成的依據(jù)本發(fā)明的激光投影儀系統(tǒng)的運(yùn)行原理如下所述R、G、B(紅、綠、蘭，下同)激光光源401、402、403分別發(fā)射出紅顏色、綠顏色和藍(lán)顏色的激光。所述發(fā)射出來(lái)的R、G、B激光分別入射到各R、G、B全反射棱鏡404、405、406上。所述入射的激光被R、G、B全反射棱鏡404、405、406成一定角度的反射面所反射出去，并照射到各R、G、B數(shù)字微反射器407、408、409上。
照射到各R、G、B數(shù)字微反射器407、408、409上的光的光量分調(diào)節(jié)并按照特定角度對(duì)光進(jìn)行反射。所述被反射的圖像透過(guò)全反射棱鏡404、405、406，并垂直入射到分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)414后被合成。
如果對(duì)這種被合成的光進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明的話(huà)，便可以參照?qǐng)D5進(jìn)行如下說(shuō)明。
如圖5所示，入射到分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)414的紅顏色光501被內(nèi)部的R反射面504所反射，并照射出去。同時(shí)，藍(lán)色光502被所述分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)414內(nèi)部的B反射面505所反射，并照射出去，同時(shí)，綠色光503不被所述分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)414內(nèi)部的反射面所反射，而是按原樣透過(guò)。
這樣，入射到所述分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)414的紅、綠、藍(lán)顏色光被合成為白顏色光506后照射出去。
讓我們重新再看一下圖4的構(gòu)成。被所述分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)414所合成的彩色圖像被第4投射透鏡413擴(kuò)大后投射出去，在顯示屏上成像。
所述第1，2，3投射透鏡系統(tǒng)410、411、412由一個(gè)或一個(gè)以上的透鏡所構(gòu)成，并被第4投射透鏡413的光學(xué)能量分配所決定。
如上所述，因?yàn)橥队皟x系統(tǒng)的光源使用激光，所以可以顯示與自然顏色相似的純色。并且沒(méi)有必要根據(jù)特定顏色光的光量來(lái)調(diào)節(jié)紅、綠、藍(lán)顏色光的光量，從而提高了光的利用效率。同時(shí)，因?yàn)闆](méi)有必要將白色光分離為紅、藍(lán)、綠顏色光，因此不需要分離光的裝置，因此不需要高壓的內(nèi)部構(gòu)成和高電壓驅(qū)動(dòng)，不存在爆炸的危險(xiǎn)，同時(shí)能夠解決燈壽命短的問(wèn)題。
同時(shí)，因?yàn)槭褂昧说?，2，3投射透鏡系統(tǒng)410、411、412，使投射的距離變短，使投影儀系統(tǒng)形成緊湊構(gòu)成，從而能夠提高圖像的畫(huà)面質(zhì)量。
圖6是顯示依據(jù)本發(fā)明的投射透鏡構(gòu)成及后焦點(diǎn)距離關(guān)系圖。
如圖6(a)所示，數(shù)字微反射器601和投射透鏡系統(tǒng)604間設(shè)置了全反射棱鏡602和分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)603，后焦點(diǎn)距離BFL1(Back FocalLength)非常長(zhǎng)。與此相對(duì)應(yīng)，投射距離TCL1(Total Conjugation Length)與投射透鏡的放大倍數(shù)成比例，而變得很長(zhǎng)。
對(duì)此詳細(xì)說(shuō)明如下所述投射透鏡604具有將數(shù)字微反射器601的圖像擴(kuò)大后投射到顯示屏605上的作用。如果所述數(shù)字微反射器601的大小和顯示屏605的大小是一定的話(huà)，那么投射透鏡的倍數(shù)也就是一定的，此時(shí)，如果所述投射透鏡系統(tǒng)604的倍數(shù)是固定的話(huà)，數(shù)字微反射器601與投射透鏡系統(tǒng)604間的距離如果越長(zhǎng)，其投射距離就會(huì)越長(zhǎng)。
即，數(shù)字微反射器601與投射透鏡系統(tǒng)604第一個(gè)透鏡面間的距離(即后焦點(diǎn)距離)BFL1如果越長(zhǎng)，TCL1與倍數(shù)成比例，也變得越大。
因此，如果投射距離非常長(zhǎng)的話(huà)，整個(gè)投影儀系統(tǒng)的大小便變得非常大。同時(shí)，后焦點(diǎn)距離(BFL1)與投射透鏡系統(tǒng)604的焦點(diǎn)距離間的調(diào)焦比(retroratio)便會(huì)很大，所述投射透鏡系統(tǒng)604的性能便會(huì)低下，結(jié)果使在顯示屏605上所成圖像的畫(huà)面質(zhì)量低下。
因此，如圖6(b)所示，在全反射棱鏡602和分光合色棱鏡(X-cube棱鏡)603間設(shè)置了第2投射透鏡系統(tǒng)606，使投影儀系統(tǒng)從第2投射透鏡系統(tǒng)606開(kāi)始投射，從而減少后焦點(diǎn)距離BFL2。
同時(shí)，第4投射透鏡607與顯示屏605間的距離(投射距離)TCL2也與投射透鏡倍數(shù)成比例減少。
結(jié)果，投射距離減少了，使整個(gè)投影儀系統(tǒng)按照緊湊模式構(gòu)成，投射透鏡的調(diào)焦比(retro比)也降低了，從而改進(jìn)了投射透鏡的性能，提高顯示屏上所成圖像的畫(huà)面質(zhì)量。
通過(guò)所述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。
因此，本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.投影儀系統(tǒng)，包括生成紅、綠、藍(lán)顏色光的各個(gè)激光光源；利用所述紅、綠、藍(lán)顏色光顯示相應(yīng)顏色圖像的圖像顯示元件；將所述各顏色圖像擴(kuò)大后投射出去的第1投射透鏡系統(tǒng)；將所述被投射出去的各顏色圖像進(jìn)行合成的棱鏡；將所述被合成的圖像擴(kuò)大后投射出去的第2投射透鏡系統(tǒng)；對(duì)所述被擴(kuò)大后投射出去的圖像進(jìn)行成像的顯示屏。
2.如權(quán)利要求1所述的投影儀系統(tǒng)，其特征在于，所述第1投射透鏡系統(tǒng)至少由一個(gè)以上透鏡構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于投影儀系統(tǒng)的。具體地說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于激光投影儀系統(tǒng)的。本發(fā)明由以下部分構(gòu)成生成紅、綠、藍(lán)顏色光的各個(gè)激光光源；利用所述紅、綠、藍(lán)顏色光來(lái)顯示相對(duì)應(yīng)顏色圖像的圖像顯示元件；將所述各顏色圖像擴(kuò)大后投射出去的第1投射透鏡系統(tǒng)；將所述被投射出去的各顏色圖像進(jìn)行合成的棱鏡；將所述被合成的圖像擴(kuò)大后投射出去的第2投射透鏡系統(tǒng)；對(duì)所述被擴(kuò)大后投射出去的圖像進(jìn)行成像的顯示屏。具有這種構(gòu)成的投影儀系統(tǒng)投射距離短，系統(tǒng)構(gòu)成緊湊，因?yàn)槭褂眉す庾鳛楣庠?，所以能夠提高顏色純度，具有能夠表現(xiàn)出自然顏色的效果。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1769952SQ200410067880
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者樸贊英 申請(qǐng)人:南京Lg同創(chuàng)彩色顯示系統(tǒng)有限責(zé)任公司