專利名稱：高輝度光束投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光束投影機(jī)，特別是利用微型計算機(jī)(MICOM)調(diào)節(jié)從影像信號供給到投影機(jī)中的影像信號增益(gain)，能夠顯示高輝度影像的高輝度光束投影機(jī)。
背景技術(shù)：
最近隨著衛(wèi)星以及數(shù)碼廣播的大量普及，以及對高清晰度大型畫面顯示技術(shù)需求和關(guān)注的增加，投影以及投影機(jī)的作用也日益重要。
同時，不僅僅是高清晰度，對高輝度、高鮮明度影像信息的要求也越來越高；而且針對高光利用率全新光學(xué)系統(tǒng)的研究也正積極進(jìn)行。
光束投影機(jī)是投射型影像顯示設(shè)備，通過與包括個人計算機(jī)(PC)在內(nèi)的各種影像播放設(shè)備(DVD播放機(jī)、VCR等)的連接，能夠?qū)崿F(xiàn)大畫面的投射。
一般的投影(projection)方式的顯示系統(tǒng)主要由照射影像信號光線的投影機(jī)和將上述投影機(jī)照射的光線通過反映顯示為影像的屏幕組成；而且上述投影機(jī)包括以下幾個組成部件為供給投射光，執(zhí)行發(fā)光功能的燈具；將上述燈具照射出的光線(白色光)選擇性地反射或者投射的多數(shù)個雙色鏡(Dichroic Mirror)；控制上述雙色鏡分離的畫素透過量，形成影像的液晶顯示屏；放大液晶顯示屏上的影像，并投射到屏幕上的投射鏡。
上述燈具是控制屏幕影像的亮度、顏色等投影機(jī)基本功能的主要構(gòu)成因素；投影機(jī)塑造出來的影像亮度、顏色等根據(jù)燈具照射出的光線方向有很大的差別；因此燈具要保持穩(wěn)定的固定狀態(tài)，而且利用燈具支撐架結(jié)構(gòu)確保左右、上下、前后方向的光軸中心不發(fā)生偏離。
圖1是具備上述結(jié)構(gòu)的光束投影機(jī)概略構(gòu)成圖。如圖1所示，投影方式的影像顯示系統(tǒng)由PC、DVD播放器、VCR等影像信號源101、投影機(jī)102、屏幕103組成。上述結(jié)構(gòu)的光束投影機(jī)中，顯示影像的步驟如下。
首先，上述影像信號源101發(fā)出的RGB影像信號輸入到投影機(jī)102中。投影機(jī)102中，以內(nèi)部燈具為光源照射出的白色光通過雙色鏡光學(xué)系統(tǒng)照射到液晶顯示屏上；液晶顯示屏接收經(jīng)過所定信號處理的上述影像信號，并且調(diào)節(jié)透過液晶顯示屏各畫素的光線，再輸出影像。上述被輸出的影像，經(jīng)過投射光學(xué)系統(tǒng)投射到屏幕103中，以此在大型畫面上顯示上述影像信號源101的影像。
上述光束投影機(jī)為了顯示大畫面，采用通過終端的投射光學(xué)系統(tǒng)(投射鏡)將畫面放大投射到屏幕上的方式，因此需要能夠顯示高畫質(zhì)鮮明影像的各種技術(shù)和方法。
特別是，在影像放大投射到屏幕的環(huán)節(jié)，輝度成為了問題。就是說，只有達(dá)到一定水準(zhǔn)的輝度，才能確保高鮮明度、高畫質(zhì)的影像。
因此，為了實現(xiàn)高輝度，必須要提高從燈具的光源經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)和液晶顯示屏通過投射鏡輸出的影像輝度；為此，要么改善光學(xué)系統(tǒng)，使燈具照射的光量實現(xiàn)無損失的傳達(dá)，要么改善液晶顯示屏和與之連接的影像信號處理系統(tǒng)。
下面，對幾種為實現(xiàn)高輝度、高鮮明度影像進(jìn)行的技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。正如前面所述，隨著最近對高清晰度大型畫面顯示需求和關(guān)注的增加，投影以及投影機(jī)的作用和期待也日益重要。投影方式大體上可分為透過型和反射型；但，隨著最近人們對高清晰度的追求，為了確保開口率問題以及價格競爭力，逐漸偏向于對反射型的技術(shù)性開發(fā)。在這里，上述反射型液晶顯示可以利用由在半導(dǎo)體基板和前罩玻璃之間設(shè)置的液晶物質(zhì)形成的LCOS(Liquid Crystal On Silicon)。
就是說，上述LCOS與一般的液晶顯示裝置不同，在半導(dǎo)體基板上形成有單元(cell)；由于上述結(jié)構(gòu)，不僅是液晶物質(zhì)，其他矩陣方式的驅(qū)動回路以及各單元的構(gòu)成要素很容易被設(shè)置，與其他裝置不同，具有可實現(xiàn)小型化的優(yōu)點(diǎn)。
利用上述LCOS構(gòu)成投影系統(tǒng)時，通常使用1個光源和3個液晶顯示屏；由于采用3個液晶顯示屏，造成了價格上升的問題。另外，必須從一個光源通過紅色、綠色、蘭色(red，green，blue)三種顏色的分離、再合成過程，實現(xiàn)全色(full color)；因此在屏幕上顯示又亮又鮮明的影像，無疑存在一些界限。
現(xiàn)有技術(shù)中，使用1個光源(Light Source)和3個反射型液晶顯示屏的投影系統(tǒng)基本光學(xué)系統(tǒng)，將燈具等光源照射出的光通過反射鏡(mirror)被區(qū)分為R、G、B波長，然后入射到與R、G、B對應(yīng)的各偏光光束分裂器(PBS)，被分為S-偏光和P-偏光光線。而且，這些光線中，利用被S-偏光的光線透過液晶顯示屏反射出來的光線顯示相關(guān)影像。
就是說，1個光源照射出的非偏光白色光，照射到雙色鏡(dichroicmirror)中，而第1雙色鏡反射紅色光，同時透過藍(lán)綠(cyan)光。上述第1雙色鏡反射的紅光，重新被反射鏡反射后，照射到PBS。上述PBS將被照射的紅色光分離為S偏光光線和P偏光光線。這時，被S偏光的紅色光重新被PBS反射后，照射到第1反射型液晶顯示屏中。
一方面，透過上述第1雙色鏡的藍(lán)綠色光，經(jīng)由第2雙色鏡被分離為綠色和藍(lán)色；并且通過與上述紅色光相同的過程，各自照射到第2以及第3液晶顯示屏中。而且，經(jīng)由各自液晶顯示屏照射出來的光線，最終通過復(fù)合器(recombiner)結(jié)合三種顏色后，經(jīng)過投射鏡投射到屏幕上。
但，上述3板式投影系統(tǒng)必須從1個光源進(jìn)行3種色彩的分離、再結(jié)合過程，因此最終在屏幕上顯示又亮又鮮明的影像上，有著一定限度。
如上述，利用LCOS構(gòu)成投影系統(tǒng)時，通常使用1個光源和3個液晶顯示屏；由于采用了3個液晶顯示屏，造成了價格上升的問題。另外，要由1個光源和3個LCD顯示屏通過紅色、綠色、藍(lán)色(red，green，blue)三種色彩的分離、再合成過程顯示全色(full color)；因此，從光利用率的層面看，最終在屏幕上顯示又亮又鮮明的影像受一定限制。而且，由于光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，無法實現(xiàn)裝置的小型化。就是說，最終屏幕上顯示的影像，輝度和鮮明度有所低下，而且元件的構(gòu)成也相對復(fù)雜。
因此，最近利用一個LEC顯示屏顯示全色的反射型單板式投影機(jī)逐漸得到人們的關(guān)注。
但，由于要用一個LCD顯示屏實現(xiàn)全色，需要具備可進(jìn)行色彩序列(color sequential)的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
作為上述單板式光學(xué)系統(tǒng)中的一個，有利用色輪(color wheel)顯示全色的方法；該方法為了改善閃爍(flicker)或者色彩分類(colorbreak-up)等問題，卻無法適應(yīng)高速幀頻率。其他現(xiàn)有的單板式光學(xué)系統(tǒng)中，有利用旋轉(zhuǎn)菱鏡(rotating prism)顯示全色的方法；該方法雖然理論性的光效率較高，但必須要利用3個旋轉(zhuǎn)菱鏡，而且實際集光效率方面有很大的光損失。還有，其他現(xiàn)有的單板式光學(xué)系統(tǒng)中有利用全息濾色鏡(hologram color filter)顯示全色的方法；該方法不僅制造工程復(fù)雜、精密度要求高，而且還有價格昂貴的缺點(diǎn)。
因此，在能夠解決高輝度顯示問題的方法中，如前所述，通過使用比普通光學(xué)系統(tǒng)中使用的100W級光源更亮的光源(例如，150-200W)來實現(xiàn)高輝度顯示。
但，這種光源(例如，150-200W)的壽命大約為2000-3000小時左右，比現(xiàn)有的100W級光源(8000-10000小時)相對短，因此也不是最佳解決方案。
還有一種方法，提出了在使用3個液晶顯示屏的投影以及投影機(jī)用系統(tǒng)中使用2個光源的方法；但，該方法從原理上需要非常復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且還需要高價的光學(xué)配件，因此具有元件價格非常昂貴的缺點(diǎn)。
另外，最近為了實現(xiàn)光增加效率、緩和光分裂現(xiàn)象以及小型輕型化，提出了利用兩個LCD顯示屏的2板式反射型元件。
根據(jù)上述方法，比現(xiàn)有的單板式場連續(xù)(field sequential)方式可以提高1.5倍的亮度。但，上述2板式反射型液晶元件雖然比單板式可以提高輝度，但比3板式其光利用效率卻有所降低。因此，2板式反射型元件中，仍然需要為了進(jìn)一步提高輝度在色輪(color wheel)上添加透明區(qū)域等高鮮明度、高輝度影像要求。
如前所述，為了實現(xiàn)高輝度影像，增加光源強(qiáng)度的方法中，存在消費(fèi)電力的增加以及放熱等問題；而改善光學(xué)系統(tǒng)的過程中，由于光學(xué)系統(tǒng)是非常敏感的要素，在設(shè)計以及制作上具有一定限度；而且，通過對液晶顯示屏或者信號處理系統(tǒng)的改善，實現(xiàn)高輝度時，則存在硬件以及軟件負(fù)擔(dān)加重的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本項發(fā)明的目的就是要提供，以增益調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，增幅輸入到投影機(jī)中的影像信號，并且通過液晶顯示屏以高輝度影像投射到屏幕上的高輝度光束投影機(jī)以及高輝度光束投影系統(tǒng)。
另外，本項發(fā)明的另一個目的就是要提供，通過微型計算機(jī)控制從影像信號源供給到投影機(jī)上的影像信號，并且在高輝度處理裝置中進(jìn)行處理，然后通過投影機(jī)投射到屏幕中實現(xiàn)高輝度影像投射的高輝度光束投影機(jī)以及高輝度光束投影系統(tǒng)。
本項發(fā)明的另一個特殊目的就是要提供，利用微型計算機(jī)控制影像信息源提供到投影機(jī)的影像信號增益，對用戶選擇的特定部分，實現(xiàn)高輝度影像投射的高輝度光束投影機(jī)以及高輝度光束投影系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本項發(fā)明中的高輝度光束投影機(jī)包括以下幾個部件對輸入到的影像信號進(jìn)行增幅處理，將其轉(zhuǎn)換為高輝度影像信號的高輝度處理裝置；接收上述高輝度處理裝置輸出的影像信號的液晶顯示屏；為上述影像的投射提供光線的燈具；處理上述燈具的照射光，將光線照射到上述液晶顯示屏中的光學(xué)系統(tǒng)；將上述液晶顯示屏輸出的高輝度影像投射到屏幕上的投射鏡。
另外，本項發(fā)明中的高輝度光束投影機(jī)還包括，能夠根據(jù)用戶的選擇調(diào)節(jié)上述高輝度處理裝置增幅增益的微型計算機(jī)。
還有，為了達(dá)到上述目的，本項發(fā)明中的高輝度光束投影系統(tǒng)還包括以下幾個部件供給投射用影像信號的影像信號源；調(diào)節(jié)上述影像信號源輸出的影像信號增益，并且轉(zhuǎn)換為高輝度影像信號的高輝度處理裝置；調(diào)節(jié)上述高輝度處理裝置增益的微型計算機(jī)；輸入上述微型計算機(jī)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的上述高輝度處理裝置輸出影像信號，并進(jìn)行投射處理的投影機(jī)；顯示上述投影機(jī)輸出影像的屏幕。
還有，本項發(fā)明中的高輝度光束投影系統(tǒng)，其高輝度處理裝置由對影像信號源輸出RGB影像信號進(jìn)行增幅處理的增幅器組成，而且上述增幅器還可以通過上述微型計算機(jī)調(diào)節(jié)該增幅增益。
本項發(fā)明中無須進(jìn)行高輝度燈具或者光學(xué)系統(tǒng)的特別調(diào)整，只是利用微型計算機(jī)調(diào)節(jié)影像信號的增幅增益，實現(xiàn)高輝度的影像投射效果。
特別是，本項發(fā)明中，以由微型計算機(jī)對影像信號進(jìn)行高輝度處理，并且對用戶選擇的特定部分進(jìn)行影像信號增益增幅的技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了高輝度光束投影機(jī)。
另外，本項發(fā)明簡單地解決了單板式投影機(jī)或者2板式投影機(jī)以及3板式投影機(jī)中存在的高輝度問題，而且利用集成回路(IC)將高輝度處理裝置內(nèi)設(shè)于投影機(jī)內(nèi)，以此實現(xiàn)了高輝度光束投影機(jī)。


圖1是現(xiàn)有光束投影機(jī)的構(gòu)成模塊圖；圖2是本項發(fā)明中光束投影機(jī)的構(gòu)成模塊圖。
*附圖主要部分符號說明*201影像信號源202高輝度處理裝置203微型計算機(jī)204投影機(jī)205屏幕具體實施方式
下面參照附圖，對本項發(fā)明中高輝度光束投影機(jī)的構(gòu)成和工作原理進(jìn)行說明。
為了達(dá)到上述目的，本項發(fā)明中的高輝度光束投影系統(tǒng)如圖2所示包括以下幾個部件供給投射用影像信號的影像信號源201；調(diào)節(jié)上述影像信號源201輸出的影像信號增益，并且轉(zhuǎn)換為高輝度影像信號的高輝度處理裝置202；調(diào)節(jié)上述高輝度處理裝置202增益的微型計算機(jī)203；輸入上述微型計算機(jī)203進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的上述高輝度處理裝置202輸出影像信號，并進(jìn)行投射處理的投影機(jī)204；顯示上述投影機(jī)204輸出影像的屏幕205。
還有，高輝度處理裝置202由對影像信號源201輸出RGB影像信號進(jìn)行增幅處理的增幅器組成，而且上述增幅器還可以通過上述微型計算機(jī)203調(diào)節(jié)該增幅增益。
參照圖2，對前面所述的本項發(fā)明中高輝度光束投影機(jī)的工作原理進(jìn)行說明。
首先，上述投影機(jī)204如前所述，包括以下幾個部件執(zhí)行發(fā)光功能的燈具；將上述燈具照射出的光線(白色光)選擇性地反射或者投射的多數(shù)個雙色鏡(Dichroic Mirror)；控制上述雙色鏡分離的畫素透過量，形成影像的液晶顯示屏；方法液晶顯示屏上的影像，并投射到屏幕上的投射鏡。
上述燈具是控制屏幕影像的亮度、顏色等投影機(jī)基本功能的主要構(gòu)成因素；投影機(jī)塑造出來的影像亮度、顏色等根據(jù)燈具照射出的光線方向有很大的差別；因此燈具要保持穩(wěn)定的固定狀態(tài)，而且利用燈具支撐架結(jié)構(gòu)確保左右、上下、前后方向的光軸中心不發(fā)生偏離。
投影方式的影像顯示系統(tǒng)由PC、DVD播放器、VCR等影像信號源、投影機(jī)、屏幕組成；本項發(fā)明中，通過高輝度處理裝置中的增幅增益調(diào)節(jié)，對影像信號源輸出的RGB影像信號進(jìn)行增幅處理，并且將經(jīng)過增幅處理后信號等級有所上升的RGB影像信號傳送到投影機(jī)，以此實現(xiàn)高輝度影像。
具備上述結(jié)構(gòu)的光束投影機(jī)中，顯示影像的步驟如下。
首先，從上述影像信號源201向投影機(jī)204輸入RGB影像信號之前，由高輝度處理裝置202對RGB影像信號進(jìn)行增幅處理。上述高輝度處理裝置202由在微型計算機(jī)203的控制下控制增幅增益的增幅器(高輝度IC)組成。例如，從影像信號源201輸入0.7V標(biāo)準(zhǔn)的RGB影像信號時，在微型計算機(jī)203的控制下，增幅為0.9V-1.0V，并提供到投影機(jī)204中。
由于通過上述步驟被增幅的高標(biāo)準(zhǔn)RGB影像信號輸入到投影機(jī)204中，投影機(jī)可以投射出比現(xiàn)有的0.7V標(biāo)準(zhǔn)RGB影像信號其信號標(biāo)準(zhǔn)有所增加的影像信號。
就是說，投影機(jī)204中，以內(nèi)部燈具作為光源照射出的白色光，經(jīng)由雙色鏡光學(xué)系統(tǒng)照射到液晶顯示屏中；而液晶顯示屏接收經(jīng)過所定信號處理的RGB影像信號，并且調(diào)節(jié)透過液晶顯示屏各畫素的光線，輸出高輝度影像。上述被輸出的影像，經(jīng)過投射光學(xué)系統(tǒng)投射到屏幕103中，以此在大型畫面上顯示經(jīng)過高輝度處理的上述影像信號源101影像。
權(quán)利要求
1.一種高輝度光束投影機(jī)，包括以下幾個部件對輸入到的影像信號進(jìn)行增幅處理，將其轉(zhuǎn)換為高輝度影像信號的高輝度處理裝置；接收上述高輝度處理裝置輸出的影像信號的液晶顯示屏；為上述影像的投射提供光線的燈具；處理上述燈具的照射光，將光線照射到上述液晶顯示屏中的光學(xué)系統(tǒng)；將上述液晶顯示屏輸出的高輝度影像投射到屏幕上的投射鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的高輝度光束投影機(jī)，還包括以下部件根據(jù)用戶的選擇調(diào)節(jié)上述高輝度處理裝置增幅增益的微型計算機(jī)。
3.一種高輝度光束投影系統(tǒng)，包括以下幾個部件供給投射用影像信號的影像信號源；調(diào)節(jié)上述影像信號源輸出的影像信號增益，并且轉(zhuǎn)換為高輝度影像信號的高輝度處理裝置；調(diào)節(jié)上述高輝度處理裝置增益的微型計算機(jī)；輸入上述微型計算機(jī)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的上述高輝度處理裝置輸出影像信號，并進(jìn)行投射處理的投影機(jī)；顯示上述投影機(jī)輸出影像的屏幕。
4.如權(quán)利要求3所述的高輝度光束投影系統(tǒng)，其特征在于，還包括上述高輝度處理裝置由對影像信號源輸出RGB影像信號進(jìn)行增幅處理的增幅器組成，而且上述增幅器還可以通過上述微型計算機(jī)調(diào)節(jié)該增幅增益。
全文摘要
本發(fā)明涉及光束投影機(jī)，特別是利用微型計算機(jī)(MICOM)調(diào)節(jié)從影像信號供給到投影機(jī)中的影像信號增益(gain)，能夠顯示高輝度影像的高輝度光束投影機(jī)。本項發(fā)明中的高輝度光束投影機(jī)包括以下幾個部件供給投射用影像信號的影像信號源(201)；調(diào)節(jié)上述影像信號源(201)輸出的影像信號增益，并且轉(zhuǎn)換為高輝度影像信號的高輝度處理裝置(202)；調(diào)節(jié)上述高輝度處理裝置(202)增益的微型計算機(jī)(203)；輸入上述微型計算機(jī)(203)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的上述高輝度處理裝置(202)輸出影像信號，并進(jìn)行投射處理的投影機(jī)(204)；顯示上述投影機(jī)(204)輸出影像的屏幕(205)。
文檔編號G02F1/13GK1758135SQ200410080858
公開日2006年4月12日 申請日期2004年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月9日
發(fā)明者沈裁斗 申請人:南京Lg同創(chuàng)彩色顯示系統(tǒng)有限責(zé)任公司