增強(qiáng)分辨率dlp投影機(jī)設(shè)備及其使用方法
【專利說明】增強(qiáng)分辨率DLP投影機(jī)設(shè)備及其使用方法
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明涉及選擇性輻射投影系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于選擇性輻射曝光的數(shù)字光處理(DLP)投影機(jī)系統(tǒng)。
[0003]在DLP投影機(jī)中，圖像由布置在半導(dǎo)體芯片上的矩陣中、被稱為數(shù)字微反射鏡器件(DMD)的顯微反射鏡小反射鏡創(chuàng)建。這些反射鏡中的每一個(gè)可以被快速重新定位，以發(fā)射光通過投影透鏡到顯示器上或到光接收器(light sink)上(即光擺脫(light dump))。迅速切換這兩個(gè)取向(基本上為導(dǎo)通和關(guān)斷)之間的微反射鏡在顯示屏上產(chǎn)生灰度，這通過導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間的比率來控制。每個(gè)微反射鏡通常表示在投影的圖像中的一個(gè)像素，以及微反射鏡的數(shù)目通常對應(yīng)于投影的圖像的分辨率。800X600、1024X768、1280X720和1920 X 1080 (HDTV)矩陣是其今天被用在DLP投影機(jī)中的一些常見DMD大小?，F(xiàn)今典型的DLP投影機(jī)的常見價(jià)格在很大程度上取決于它的最佳分辨率。
[0004]Ray Alden在申請公開號為2006/0023065的美國申請中公開了一種用于乘以顯示的分辨率的方法。在迭代過程中，DLP投影機(jī)投影被引導(dǎo)到顯示屏的第一象限的第一圖像、被引導(dǎo)到顯示屏的第二象限的第二圖像、被引導(dǎo)到顯示屏的第三象限的第三圖像以及被引導(dǎo)到顯示屏的第四象限的第四圖像。這四個(gè)圖像中的每一個(gè)包括四分之一的全高分辨率的圖像，其由該長時(shí)間處理拼接在一起以包括一個(gè)高分辨率的圖像。
[0005]發(fā)明概述
[0006]公開了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于投影單色顯示的DLP投影機(jī)設(shè)備，其包括至少三個(gè)光源(每個(gè)光源能夠輻射單色光束)、用于捕獲至少一些所述單色光束的至少一個(gè)光接收器、用于折射以及投影至少一些所述單色光束用于顯示的至少一個(gè)投影透鏡、用于有選擇地將來自所述至少三個(gè)光源的至少一些所述輻射的單色光束反射向用于折射以及投影所述單色顯示的所述投影透鏡的至少一個(gè)DMD芯片(所述顯示包括所述至少三個(gè)光源的圖像)以及控制所述至少三個(gè)光源中的每個(gè)與所述DMD芯片同步地激活的控制單元。
[0007]根據(jù)一些實(shí)施例的DLP投影機(jī)設(shè)備是可操作的以便所述輻射的所述至少三個(gè)光源的所述單色顯示被散焦以顯示在散焦成像平面上相對于彼此移位(shift)的所述圖像。
[0008]根據(jù)一些實(shí)施例，DLP投影機(jī)設(shè)備是可操作的，以便所述至少三個(gè)光源的所述圖像沿第一基準(zhǔn)軸和第二基準(zhǔn)軸以比所述至少三個(gè)光源的所述圖像的直徑短的距離彼此移位。
[0009]根據(jù)一些實(shí)施例，DLP投影機(jī)設(shè)備是可操作的，以便所述至少三個(gè)光源和所述至少一個(gè)DMD芯片同步地操作以在所述散焦成像平面上在所述圖像施加單獨(dú)和獨(dú)立的輻射量。
[0010]根據(jù)一些實(shí)施例，DLP投影機(jī)設(shè)備是可操作的，以便在所述散焦成像平面上在所述圖像的所述單獨(dú)和獨(dú)立的輻射量由根據(jù)生產(chǎn)文件執(zhí)行生產(chǎn)的所述控制單元來控制。
[0011]根據(jù)一些實(shí)施例，DLP投影機(jī)設(shè)備還包括在所述成像平面的可輻射固化可流動(dòng)的構(gòu)建材料層，所述可輻射固化可流動(dòng)的構(gòu)建材料層可由所述輻射固化。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，公開一種用于投影單色顯示的DLP投影機(jī)設(shè)備，其包括能夠輻射單色光束的至少一個(gè)光源、用于捕獲至少一些所述單色光束的至少一個(gè)光接收器、用于折射以及投影至少一些所述單色光束用于顯示的至少一個(gè)投影透鏡、用于有選擇地將來自所述光源的至少一些所述輻射單色光束反射向用于折射以及投影所述單色顯示的所述投影透鏡的至少一個(gè)DMD芯片(所述顯示包括所述至少三個(gè)光源的圖像)以及能夠在兩個(gè)垂直直角坐標(biāo)軸中移動(dòng)的成像臺，所述軸基本垂直于所述顯示光束。該DLP投影機(jī)設(shè)備是可操作地，以便所述圖像基臺沿所述直角坐標(biāo)軸中的任一個(gè)的移動(dòng)是可控制的，以提供小于或等于在所述臺上從所述DMD的單個(gè)微反射鏡反射的所述光束的圖像的大小的一半的移動(dòng)。
[0013]根據(jù)一些實(shí)施例，DLP投影機(jī)設(shè)備還包括在所述成像臺的可輻射固化可流動(dòng)的構(gòu)建材料層，所述可輻射固化可流動(dòng)的構(gòu)建材料層可由所述輻射固化。
[0014]根據(jù)一些實(shí)施例，DLP投影機(jī)設(shè)備是可操作的，以便第二輻射方案相對于所述第一輻射方案被以基本上等于從所述DMD的單個(gè)微反射鏡反射的所述至少三個(gè)光源的圖像的直徑的一半的移位量值(magnitude)沿第一垂直軸和第二垂直軸移位。
[0015]根據(jù)一些實(shí)施例，DLP投影機(jī)設(shè)備是可操作的，以便所述第一輻射方案和所述第二輻射方案的輻射和所述成像臺的移動(dòng)由所述控制單元根據(jù)在3D對象的生產(chǎn)文件中的數(shù)據(jù)控制以及同步。
[0016]附圖簡述
[0017]視為本發(fā)明的主題被在本說明書的結(jié)論部分中特別地指出并清楚地要求。然而，關(guān)于組織和操作方法兩者連同對象、特征及其優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)閱讀附圖時(shí)通過參考以下詳細(xì)描述可以最佳理解本發(fā)明，在附圖中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適于照亮單個(gè)成像位置的基于發(fā)光二極管(LED)的數(shù)字光處理(DLP)投影機(jī)的示意圖；
[0019]圖1A根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示意性地呈現(xiàn)如在散焦成像平面上成像的散焦圖像；
[0020]圖2根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示意性地呈現(xiàn)用于構(gòu)建3D對象的系統(tǒng)；
[0021]圖3A根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示意性地呈現(xiàn)用于高分辨率成像的系統(tǒng)；
[0022]圖3B和3C根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例分別示意性地呈現(xiàn)生產(chǎn)的對象的放大的局部輻射方案和相應(yīng)的距離方案；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例描繪高分辨率成像過程的流程圖；以及
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例描繪高分辨率成像過程的流程圖。
[0025]應(yīng)該理解的是，為了簡單和清楚地說明，在圖中所示的元件沒有必要按比例繪制。例如，為清楚起見，一些元件的尺寸可以被相對于其他元件夸大。此外，在認(rèn)為適當(dāng)之處，參考標(biāo)記可以在附圖中重復(fù)以指示相應(yīng)或類似的元件。
[0026]本發(fā)明的詳細(xì)描述
[0027]在下面的詳細(xì)描述中，許多具體的細(xì)節(jié)被闡述以便提供對本發(fā)明的徹底的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)施。在其他情況下，公知的方法、過程和組件沒有被詳細(xì)描述以便不混淆本發(fā)明。
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例適于照亮單個(gè)成像位置的基于發(fā)光二極管(LED)的數(shù)字光處理(DLP)投影機(jī)10的示意圖。DLP投影機(jī)10適于由包括多個(gè)光源111、112、113、114的照明單元110來照亮成像位置(在一個(gè)簡化的例子中呈現(xiàn))。術(shù)語“DLP”投影機(jī)在下文中被使用，以包括使用數(shù)字微反射鏡器件(DMD)的任何投影機(jī)。在本示例中，DLP投影機(jī)10可以適于產(chǎn)生彩色圖像，在這種情況下，顏色可以通過使用4種單獨(dú)的光源紅色、綠色、藍(lán)色和白色(即R.GBW LED)來產(chǎn)生，4種單獨(dú)的光源紅色、綠色、藍(lán)色和白色可分別對應(yīng)于光源111、112、113和114以產(chǎn)生主顯示顏色:紅色、綠色、藍(lán)色和白色。在來自任何的光源111-114中的任何的光束102中的單光束中的每個(gè)典型地首先由反射鏡100反射從而產(chǎn)生反射的光束104，并且然后由聚光透鏡103折射，從而產(chǎn)生聚光光束105，以便將不同的光束聚焦在聚焦平面106上。在一些情況下光隧道可以被添加在聚光透鏡和DMD(在圖1中未示出)之間，以進(jìn)一步將分開的光束一起聚焦在DMD上用于創(chuàng)建圖像顯示。在該圖中，為求簡潔，僅僅示出了單個(gè)微反射鏡100，其能夠投影單個(gè)顯示的“彩色”(即多源)像素120 (由其4個(gè)獨(dú)立的光束111、112、113和114組成)。如果單獨(dú)的光束由已知的例如紅色、綠色、藍(lán)色和白色的基色光源的集合組成，則圖像像素120將是具有從單獨(dú)的基色光源的強(qiáng)度混合體(blend)產(chǎn)生的顏色的彩色像素。
[0029]現(xiàn)在還參考圖1A，其根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示意性地呈現(xiàn)如在散焦圖像平面108上成像的散焦圖像120A。這里術(shù)語“散焦”意欲描述其中圖像平面被放置脫離聚焦平面或從聚焦平面稍微移位且產(chǎn)生的圖像不聚焦的情形。散焦圖像平面108是有意略微偏離透鏡103的焦點(diǎn)放置的成像平面。如在圖1A中所示，散焦圖像120A也為簡潔起見而被放大和重新定位，在DLP投影機(jī)10中，DMD器件的每個(gè)微反射鏡(如微反射鏡100)與光源111-114中的每一個(gè)同步以將其光束反射到透鏡103上或偏斜其光束遠(yuǎn)離透鏡103到光接收器109上