專利名稱：一種投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影設(shè)備，特別涉及投影設(shè)備中的投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的三片式數(shù)字投影儀(DLP)的投影系統(tǒng)主要由分色再合色棱鏡 和全內(nèi)反棱鏡構(gòu)成。由于分色再合色棱鏡體積大、制作工藝復(fù)雜，使得投 影系統(tǒng)的體積龐大，不利于生產(chǎn)。另外還有其他結(jié)構(gòu)的投影系統(tǒng)，例如公 開號為US2005/0018142的美國專利中就公開了 一種帶有全內(nèi)反棱鏡和 X-cube合色棱鏡的投影系統(tǒng)。圖1顯示的投影系統(tǒng)包括紅、綠、藍(lán)光源 101、 102、 103，全內(nèi)反棱鏡104、 105、 106,三片DMD107、 108、 109， 投影透鏡110、 111、 112、 113, X-cube合色棱鏡114和屏幕115。紅、綠、 藍(lán)光源101、 102、 103發(fā)出的紅、綠、藍(lán)光分別經(jīng)全內(nèi)反棱鏡104、 105、 106反射到DMD107、 108、 109上，經(jīng)過DMD107、 108、 109的處理形成 數(shù)字圖像再次被反射到全內(nèi)反棱鏡104、 105、 106上，并透射過全內(nèi)反棱 鏡104、 105、 106入射到投影透鏡110、 111、 112上，經(jīng)過投影透鏡IIO、 111、 112的聚焦透射到X-cube合色棱鏡114上進(jìn)行合色輸出，然后投射 到投影透鏡113上，經(jīng)投影透鏡113的處理放大到屏幕115上。
可見，現(xiàn)有的三片式DLP—般具有結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、器件要求高、生產(chǎn) 成本高的缺陷，從而給制造和生產(chǎn)都帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的缺陷，從 而提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、易于生產(chǎn)、成本較低的投影系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種投影系統(tǒng)，包括第一光源、第 二光源、第三光源、第一數(shù)字微反射器、第二數(shù)字微反射器、第三數(shù)字微 反射器、第一二向色鏡、第二二向色鏡、第一光束勻化單元、第二光束勻 化單元、第三光束勻化單元以及投影鏡頭；其中，
所述的第一光源、第一光束勻化單元以及第一數(shù)字微反射器依次組成第一光路；
所述的第二光源、第二光束勻化單元以及第二數(shù)字微反射器依次組成 第二光路；
所述的第三光源、第三光束勻化單元以及第三數(shù)字微反射器依次組成 第三光路；
所述的第一光路從第一光源所接收到的光束先后透射過所述第一二 向色鏡和第二二向色鏡到達(dá)所述投影鏡頭；所述的第二光路從第二光源所 接收到的光束被所述第一二向色鏡反射后透射過所述第二二向色鏡到達(dá) 所述投影鏡頭；所述的第三光路從第三光源所接收到的光束被所述第二二 向色鏡反射后到達(dá)所述投影鏡頭。
上述技術(shù)方案中，還包括透鏡，所述的透鏡包括第一聚焦透鏡、第一 中繼透鏡、第二聚焦透鏡、第二中繼透鏡、第三聚焦透鏡以及第三中繼透 鏡；其中，
所述的第一聚焦透鏡在所述的第 一光源與第 一光束勻化單元之間，所 述的第一中繼透鏡在所述的第一光束勻化單元與第一數(shù)字微反射器之間；
所述的第二聚焦透鏡在所述的第二光源與第二光束勻化單元之間，所 述的第二中繼透鏡在所述的第二光束勻化單元與第二數(shù)字微反射器之間；
所述的第三聚焦透鏡在所述的第三光源與第三光束勻化單元之間，所 述的第三中繼透鏡在所述的第三光束勻化單元與第三數(shù)字微反射器之間。
上述技術(shù)方案中，還包括光束整形光錐和中繼透鏡，所述的光束整形 光錐包括第一光束整形光錐、第二光束整形光錐和第三光束整形光錐，所 述的中繼透鏡包括第一中繼透鏡、第二中繼透鏡以及第三中繼透鏡；其中，
所述的第一光束整形光錐在所述的第一光源與第一光束勻化單元之 間，所述的第一中繼透鏡在所述的第 一光束勻化單元與第一數(shù)字微反射器 之間；
所述的第二光束整形光錐在所述的第二光源與第二光束勻化單元之 間，所述的第二中繼透鏡在所述的第二光束勻化單元與第二數(shù)字微反射器 之間；
所述的第三光束整形光錐在所述的第三光源與第三光束勻化單元之 間，所述的第三中繼透鏡在所述的第三光束勻化單元與第三數(shù)字微反射器 之間。
上述技術(shù)方案中，所述的第一光源為紅綠藍(lán)三色光源中的一種光源，
5所述的第二光源為紅綠藍(lán)三色光源中與所述第 一光源不同的另 一種光源， 所述的第三光源為紅綠藍(lán)三色光源中與所述第一、第二光源不同的又一種 光源。
上述技術(shù)方案中，所述的紅綠藍(lán)三色光源采用激光光源或LED或LED 列陣。
上述技術(shù)方案中，所述的光束勻化單元包括積分棒或復(fù)眼透鏡陣列。 上述技術(shù)方案中，所述的第一聚焦透鏡、第一中繼透鏡、第二聚焦透 鏡、第二中繼透鏡、第三聚焦透鏡以及第三中繼透鏡為單個透鏡或透鏡組。 本發(fā)明還提供了一種投影儀，所述投影儀采用了所述的投影系統(tǒng)。 本發(fā)明又提供了一種電視機(jī)，所述電視機(jī)采用了所述的投影系統(tǒng)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明摒棄了現(xiàn)有數(shù)字投影儀的投影系統(tǒng)中所經(jīng)常使用的分色再合 色棱鏡、全內(nèi)反棱鏡、X-cube合色棱鏡結(jié)構(gòu)，得到了一種結(jié)構(gòu)簡單、光學(xué) 元件要求低、制造方便的投影系統(tǒng)，并降低了生產(chǎn)成本。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的投影設(shè)備的投影系統(tǒng)的示意圖； 圖2為在一個實(shí)施例中的本發(fā)明的投影系統(tǒng)的示意圖； 圖3為在另一個實(shí)施例中的本發(fā)明的投影系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 在圖2中，對本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
進(jìn)行了詳細(xì)說明。在該實(shí)施 方式中，本發(fā)明的投影系統(tǒng)包括綠光激光光源211，藍(lán)光激光光源221, 紅光激光光源231，第一數(shù)字微反射器(DMD) 212、第二DMD222、第 三DMD232,第一二向色鏡213、第二二向色鏡223，第一聚焦透鏡214、 第一中繼透鏡216、第二聚焦透鏡224、第二中繼透鏡226、第三聚焦透鏡 234、第三中繼透鏡236,第一積分棒215、第二積分棒225、第三積分棒 235以及投影鏡頭217。其中的綠光激光光源211、第一聚焦透鏡214、第 一積分棒215、第一中繼透鏡216以及第一數(shù)字微反射器212依次組成第 一光路；相似的，藍(lán)光激光光源221、第二聚焦透4竟224、第二積分一奉225、第二中繼透鏡226以及第二數(shù)字微反射器222依次組成第二光路；而紅光 激光光源231、第三聚焦透鏡234、第三積分棒235、第三中繼透鏡236以 及第三數(shù)字微反射器232依次組成第三光路。
本實(shí)施方式中所涉及的積分纟奉215、 225、 235采用空心或者實(shí)心矩形 均可，其長寬比與投影設(shè)備中的屏幕尺寸比例相關(guān)。例如，屏幕的長寬比為 16: 9,則積分棒215、 225、 235的長寬比也采用16: 9。所述積分棒的作用 是對光束進(jìn)行勻化，在其它的實(shí)施例中，要完成上述的光束勻化還可以采用 其它部件，如復(fù)眼透鏡陣列等。
本實(shí)施方式中的第一二向色鏡213與第二二向色鏡223之間存在著一 定的差異，本實(shí)施例采用的綠光激光光源211的發(fā)射激光波長為532nm、 藍(lán)光激光光源221的發(fā)射激光波長為457nm、紅光激光光源231的發(fā)射激 光波長為635nm，其中第一二向色鏡213鍍有對532nm綠光高透過率對 457nm藍(lán)光高反射率的膜層，因此第一二向色鏡213透過綠光，并反射藍(lán) 光；而第二二向色鏡223鍍有對457nm藍(lán)光和532nm綠光高透過率對635nm 紅光高反射率的膜層，因此第二二向色鏡223可透過藍(lán)、綠光，并反射紅光。 上述二向色鏡的功能差異主要在于它們表面的鍍膜的不同。
本發(fā)明中的各個DMD起到光學(xué)調(diào)制器的作用。投影儀的其他部件將 最終所要投射的投影圖像的信息根據(jù)綠、紅、藍(lán)三種顏色進(jìn)行分解，然后 將分解后的投影圖像信息分別傳送到DMD 212、 222、 232上。綠光激光 光源211所發(fā)射的綠光激光在投射到第一DMD 212之前，是不具備任何 投影圖像信息的光，經(jīng)過第一 DMD212反射后使得經(jīng)過反射后的綠光激光 具有了相應(yīng)的投影圖象信息。對于紅光激光以及藍(lán)光激光同樣如此。本發(fā) 明中所涉及的DMD的具體類型根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
以上述實(shí)施方式中的投影系統(tǒng)為^f出，對整個裝置的投影過程的實(shí)現(xiàn)進(jìn) 行說明。
綠光激光光源211所發(fā)射的激光通過第一聚焦透鏡214會聚在第一積分 棒215的入射端面，經(jīng)過第一積分棒215的勻化作用，綠光激光束從第一積 分棒215輸出并經(jīng)過第一中繼透鏡216,第一中繼透鏡216使激光光束投射 到第一 DMD 212上，綠光經(jīng)第一 DMD 212形成數(shù)字圖像后射入第一二向色 鏡213。如前所述，由于第一二向色鏡213透過綠光并反射藍(lán)光，因此綠光 透過第一二向色鏡213到達(dá)第二二向色鏡223，由于第二二向色鏡223同樣 可以透過綠光，因此綠光最終可以到達(dá)投影鏡頭217。與此同時，藍(lán)光激光光源221所發(fā)射的激光通過第二聚焦透鏡224會聚 在第二積分棒225的入射端面，經(jīng)過第二積分棒225的勻化作用，藍(lán)光激光 束從第二積分棒225輸出并經(jīng)過第二中繼透鏡226，第二中繼透鏡226使激 光光束投射到第二 DMD 222上，藍(lán)光經(jīng)第二 DMD 222形成數(shù)字圖像后入射 到第一二向色鏡213，由于第一二向色鏡213透過綠光并反射藍(lán)光，因此藍(lán) 光激光^^射到第二二向色鏡223上，而第二二向色鏡223可透過藍(lán)光激光， 因此，藍(lán)光最終也到達(dá)投影鏡頭217。
同樣的，紅光激光光源231所發(fā)射的激光經(jīng)過第三聚焦透鏡234、第三 積分棒235、第三中繼透鏡236使激光光束投射到第三DMD232形成數(shù)字 圖像后入射到第二二向色鏡223上，第二二向色鏡223將紅光激光反射到投 影透鏡217上。其中綠、藍(lán)、紅光激光束分別從DMD212、 222、 232到投 影鏡頭217所經(jīng)歷的光程一致。
在投影透鏡217端，上述的紅、藍(lán)、綠三色激光合成最終的投影圖像。
在本實(shí)施方式中，由于紅、藍(lán)、綠三色激光光源間的相互位置關(guān)系，因 此其中的第一二向色鏡213透過綠光，并反射藍(lán)光；而第二二向色鏡223可 透過藍(lán)、綠光，并反射紅光。但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，紅、藍(lán)、 綠三色激光光路的相互位置并不局限于本實(shí)施例中所限定的內(nèi)容，三個光路 的相對位置可以發(fā)生改變，但在改變后，兩個二向色鏡的功能及相應(yīng)的膜層 也會發(fā)生變化。此外，在上述實(shí)施例中，所述的第一聚焦透鏡214、第二 聚焦透鏡224、第三聚焦透鏡234、第一中繼透鏡216、第二中繼透鏡226、 第三中繼透鏡236都采用了單個透鏡，但在實(shí)際應(yīng)用中，為了更好地使得 光線會聚到積分棒或DMD上，上述透鏡也可以采用透鏡組的形式。
圖3為又一實(shí)施例，其中光源采用綠、藍(lán)、紅LED 311、 321、 331, 采用可以壓縮光束發(fā)散角的光束整形光錐314、 324、 334對綠、藍(lán)、紅LED 光源311、 321、 331的光束進(jìn)行整形，并通過復(fù)眼透鏡列陣315、 32'5、 335 進(jìn)行勻化，獲得的勻化光束所通過的后繼光路和上一實(shí)施例相同，此處不 再重述，其中綠、藍(lán)、紅光激光束分別從DMD 312、 322、 332到投影鏡 頭317所經(jīng)歷的光程一致。
在上述實(shí)施例中，紅、綠、藍(lán)三色光源采用了LED，當(dāng)然也可以采用 LED列陣。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。 盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種投影系統(tǒng)，其特征在于，包括第一光源、第二光源、第三光源、第一數(shù)字微反射器(212)、第二數(shù)字微反射器(222)、第三數(shù)字微反射器(232)、第一二向色鏡(213)、第二二向色鏡(223)、第一光束勻化單元、第二光束勻化單元、第三光束勻化單元以及投影鏡頭(217)；其中，所述的第一光源、第一光束勻化單元以及第一數(shù)字微反射器(212)依次組成第一光路；所述的第二光源、第二光束勻化單元以及第二數(shù)字微反射器(222)依次組成第二光路；所述的第三光源、第三光束勻化單元以及第三數(shù)字微反射器(232)依次組成第三光路；所述的第一光路從第一光源所接收到的光束先后透射過所述第一二向色鏡(213)和第二二向色鏡(223)到達(dá)所述投影鏡頭(217)；所述的第二光路從第二光源所接收到的光束被所述第一二向色鏡(213)反射后透射過所述第二二向色鏡(223)到達(dá)所述投影鏡頭(217)；所述的第三光路從第三光源所接收到的光束被所述第二二向色鏡(223)反射后到達(dá)所述投影鏡頭(217)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，還包括透鏡，所 述的透鏡包括第一聚焦透鏡(214)、第一中繼透鏡(216)、第二聚焦透鏡(224)、第二中繼透鏡(226)、第三聚焦透鏡(234)以及第三中繼透鏡 (236);其中，所述的第一聚焦透鏡(214)在所述的第一光源與第一光束勻化單元 之間，所述的第一中繼透鏡(216)在所述的第一光束勻化單元與第一數(shù) 字微反射器(212)之間；所述的第二聚焦透鏡(224)在所述的第二光源與第二光束勻化單元 之間，所述的第二中繼透鏡(226)在所述的第二光束勻化單元與第二數(shù) 字微反射器(222)之間；所述的第三聚焦透鏡(234)在所述的第三光源與第三光束勻化單元 之間，所述的第三中繼透鏡(236 )在所述的第三光束勻化單元與第三數(shù) 字微反射器(232)之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，還包括光束整形光錐和中繼透鏡，所述的光束整形光錐包括第一光束整形光錐(314)、第 二光束整形光錐(324)和第三光束整形光錐(334 ),所述的中繼透鏡包 括第一中繼透鏡(316)、第二中繼透鏡(326 )以及第三中繼透鏡(336); 其中，所述的第一光束整形光錐(314)在所述的第一光源與第一光束勻化 單元之間，所述的第一中繼透鏡(316)在所述的第一光束勻化單元與第 一數(shù)字微反射器(312)之間；所述的第二光束整形光錐(324)在所述的第二光源與第二光束勻化 單元之間，所述的第二中繼透鏡(326 )在所述的第二光束勻化單元與第 二數(shù)字微反射器(322)之間；所述的第三光束整形光錐(334)在所述的第三光源與第三光束勻化 單元之間，所述的第三中繼透鏡(336)在所述的第三光束勻化單元與第 三數(shù)字微反射器(332 )之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述的 第一光源為紅、綠、藍(lán)三色光源中的一種光源，所述的第二光源為紅、綠、 藍(lán)三色光源中與所述第一光源不同的另一種光源，所述的第三光源為紅、 綠、藍(lán)三色光源中與所述第一、第二光源不同的又一種光源。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述的紅、綠、 藍(lán)三色光源采用激光光源或LED或LED列陣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述的光束 勻化單元包括積分棒或復(fù)眼透鏡陣列。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一 聚焦透鏡(214)、第一中繼透鏡(216)、第二聚焦透鏡(224)、第二中繼 透鏡(226)、第三聚焦透鏡(234)以及第三中繼透鏡(236)為單個透鏡 或透鏡組。
8、 一種投影儀，其特征在于，所述投影儀采用根據(jù)權(quán)利要求l-7之一 所得到的投影系統(tǒng)。
9、 一種電視機(jī)，其特征在于，所述電視機(jī)釆用根據(jù)權(quán)利要求l-7之一 所得到的投影系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種投影系統(tǒng)，包括由第一光源、第一光束勻化單元以及第一數(shù)字微反射器依次組成第一光路；由第二光源、第二光束勻化單元以及第二數(shù)字微反射器依次組成第二光路；由第三光源、第三光束勻化單元以及第三數(shù)字微反射器依次組成第三光路；第一光路從第一光源所接收到的光束穿過第一二向色鏡和第二二向色鏡到達(dá)投影鏡頭；第二光路從第二光源所接收到的光束被第一二向色鏡反射后穿過第二二向色鏡到達(dá)投影鏡頭；第三光路從第三光源所接收到的光束被第二二向色鏡反射后到達(dá)投影鏡頭。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、光學(xué)元件要求低、制造方便的優(yōu)點(diǎn)，有效地降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號G03B21/14GK101576660SQ200810106060
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者濤 房, 勇 畢, 王延偉, 光 鄭, 閔海濤 申請人:北京中視中科光電技術(shù)有限公司;中國科學(xué)院光電研究院