專利名稱：帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置。
背景技術(shù)：
歷史上，投影系統(tǒng)的投影機(jī)設(shè)計(jì)為應(yīng)用高強(qiáng)度放電燈。這些現(xiàn)有技術(shù)的投影機(jī)/系統(tǒng)受到一些弊端的影響。例如，這些燈典型地具有相對(duì)短的壽命，并且在使用的最初階段之后亮度降低。而且，當(dāng)投影機(jī)/系統(tǒng)剛打開時(shí)，需要相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間等待燈預(yù)熱。在這段時(shí)間內(nèi)，或者不能獲得圖像或者獲得的圖像質(zhì)量差。此外，典型地需要有源冷卻裝置將運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量散發(fā)掉。
因此，在開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用固態(tài)光源的大規(guī)模投影機(jī)和投影系統(tǒng)方面有許多利益。這種投影機(jī)/系統(tǒng)典型地或者不具有前述的弊端或者具有前述弊端的程度輕一些。
圖1圖解了典型的固態(tài)光源和微反射器光閥基投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化平面圖。該平面圖可以是投影系統(tǒng)的頂視圖或側(cè)視圖。正如所圖示的，固態(tài)光源基投影系統(tǒng)100包括多個(gè)原色固態(tài)光源，例如LED102-106，它們分別產(chǎn)生紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)光。LED102-106以矩形的方式設(shè)置，分別設(shè)置在分光組合器108的3個(gè)側(cè)面。應(yīng)用分光組合器108來混合由LED102-106所發(fā)出的光。而且，光學(xué)積分器110設(shè)置在光路中以增強(qiáng)混合光。應(yīng)用反射器112將增強(qiáng)光反射到微反射器裝置114上。在不同的實(shí)施例中，也可以應(yīng)用一個(gè)或更多的旋轉(zhuǎn)透鏡(未示出)將來自積分器桿110的光集中到微反射器裝置114上。
微反射器裝置114包括多個(gè)微反射器，它們可以分別斜置到“接通”或“斷開”位置來有選擇地將來自反射器112的光反射向投影透鏡116(“接通”)或遠(yuǎn)離投影透鏡116(“斷開”)。因此，每個(gè)微反射器對(duì)應(yīng)一個(gè)像素，并且通過有選擇地控制它們的位置或者反射器像素處于“接通”狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度，可以投影一個(gè)圖像或一系列圖像，包括形成電影的一系列圖像。
雖然圖1的結(jié)構(gòu)運(yùn)行良好，但是仍然希望在降低成本和/或增加下一代投影機(jī)和投影系統(tǒng)可靠性方面有進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的裝置可采用分光組合器來組合不同的顏色光出程。然而，分光組合器不能有效地組合光出程，因?yàn)槠渲幸恍╊伾鈺?huì)在傳輸中會(huì)疏漏或者被反射。本發(fā)明的實(shí)施例包括涉及帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置。投影裝置用于投影系統(tǒng)的領(lǐng)域，利用棱鏡和多個(gè)光源可以有效地將顏色光出光程組合在一起。該多個(gè)光源用于向棱鏡射出不同波長(zhǎng)的多個(gè)不同顏色光束。光源與棱鏡以不同波長(zhǎng)的不同顏色光束以適合它們各自的波長(zhǎng)和棱鏡的角度射入棱鏡的方式彼此相對(duì)設(shè)置，不同波長(zhǎng)的不同顏色光束在基本上相同的光程上射出該棱鏡。
根據(jù)本發(fā)明的一種帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置，包括棱鏡和朝著該棱鏡發(fā)出不同波長(zhǎng)的多個(gè)不同顏色光束的多個(gè)光源，光源與棱鏡以不同波長(zhǎng)的不同顏色光束以適合它們各自的波長(zhǎng)和棱鏡的角度射入棱鏡的方式彼此相對(duì)設(shè)置，不同波長(zhǎng)的不同顏色光束在基本上相同的光程上射出該棱鏡。
根據(jù)本發(fā)明的一種帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置，包括投影透鏡；與該投影透鏡光耦合的棱鏡；以及朝著該棱鏡發(fā)出不同波長(zhǎng)的多個(gè)不同顏色光束的多個(gè)光源，光源與棱鏡以不同波長(zhǎng)的不同顏色光束以適合它們各自的波長(zhǎng)和棱鏡的角度射入棱鏡的方式彼此相對(duì)設(shè)置，不同波長(zhǎng)的不同顏色光束在基本上相同的光程上射出該棱鏡。
根據(jù)本發(fā)明的一種投影裝置中的操作方法，包括接收將要被投影的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)；控制多個(gè)光源朝著棱鏡發(fā)出不同波長(zhǎng)的不同顏色光束，光源與棱鏡以不同波長(zhǎng)的不同顏色光束以適合它們各自的波長(zhǎng)和棱鏡的角度射入棱鏡的方式彼此相對(duì)設(shè)置，不同波長(zhǎng)的不同顏色光束在基本上相同的光程上射出該棱鏡。


通過附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相似的元件，其中圖1圖解了典型的現(xiàn)有技術(shù)固態(tài)光源基投影機(jī)/系統(tǒng)的簡(jiǎn)化平面圖；圖2圖解了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影系統(tǒng)的方框圖；圖3圖解了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例光源與棱鏡之間相對(duì)設(shè)置的平面圖；圖4a-4b圖解了根據(jù)本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例其它光學(xué)元件的兩個(gè)平面圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施例包括但不局限于具有特定相對(duì)設(shè)置的光源和棱鏡的投影機(jī)和投影系統(tǒng)。
在下面的描述中，將表述本發(fā)明實(shí)施例的各個(gè)方面。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，也可以實(shí)踐只具有一些或所有描述的方面的其它實(shí)施例。為了便于解釋，闡述了特定的數(shù)量、材料和結(jié)構(gòu)以便提供對(duì)本發(fā)明全面的理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，也可以實(shí)踐沒有特定細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例。在其它情況下，為了不使描述晦澀難懂，省去或簡(jiǎn)化了眾所周知的特征。
將以最有助于理解實(shí)施例的方式依次描述作為多個(gè)不連續(xù)操作的不同操作，然而，描述的順序不應(yīng)該理解為表明這些操作必須采用順序。尤其是，這些操作不需要按照展示的順序來實(shí)施。
短語“在一個(gè)實(shí)施例中”重復(fù)地使用。該短語通常并不指相同的實(shí)施例，但它也可能指相同的實(shí)施例。詞“包括(comprising)”、“具有(having)”和“包括(including)”意思相同，除非上下文表示它們的意思不同。
首先參考圖2，其中圖解了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于投影圖像的投影系統(tǒng)200的方框圖。正如所圖解的，對(duì)于該實(shí)施例，投影系統(tǒng)200包括光源202、棱鏡204、多個(gè)其它光學(xué)元件206和投影透鏡208，這些元件如圖所示彼此光耦合。在各種實(shí)施例中，其它光學(xué)元件206特別地包括光閥(沒有明確地示出)。此外，對(duì)于該實(shí)施例，投影系統(tǒng)200包括與光源202電耦合的控制模塊210和至少其它光學(xué)元件206的光閥。
應(yīng)用光源202來產(chǎn)生多個(gè)原色光束。在各種實(shí)施例中，原色光束包括紅、藍(lán)和綠光束。在可替代的實(shí)施例中，相反也可以提供其它的原色光束。
在各種實(shí)施例中，光源202包括固態(tài)光源。尤其是在一些實(shí)施例中光源202包括發(fā)光二極管(LED)，而在其它實(shí)施例中，光源202包括激光二極管。
采用棱鏡204將原色光束對(duì)準(zhǔn)到朝向其它光學(xué)元件206的相同的光程上，正如下面將要更加充分描述的，通過光源202與棱鏡204之間優(yōu)選的相對(duì)設(shè)置將原色光束對(duì)準(zhǔn)到相同的光程上。因此，可以更加有效地利用成本形成投影系統(tǒng)200，而不需要應(yīng)用更加昂貴的分光組合器。正如從下面的描述中很容易變得顯而易見的，可以采用多種棱鏡來實(shí)施棱鏡204。
主要采用其它光學(xué)元件206(尤其是光閥)來有選擇地將原色光束對(duì)準(zhǔn)到投影透鏡208?？梢赃x擇地，其它光學(xué)元件206也可以包括象積分桿這樣的元件等等以增強(qiáng)原色光束的均勻性、亮度和/或其它光學(xué)特征。類似于棱鏡204，可以采用多種光閥和積分桿來實(shí)施這些元件。
投影透鏡208將聚焦的原色光束投射到表面上。類似地，可以采用多種投影透鏡來實(shí)施投影透鏡208。
采用控制模塊210來控制光源202和至少其它光學(xué)元件206的光閥，從而根據(jù)接收的圖像像素?cái)?shù)據(jù)來投射圖像。在一些實(shí)施例中，像素?cái)?shù)據(jù)可以例如從外部計(jì)算/媒體裝置或者積分的TV調(diào)諧器(例如通過輸入界面)來提供。在各種實(shí)施例中，控制模塊210包括施加電壓或電流以驅(qū)動(dòng)光源202的驅(qū)動(dòng)電路(未示出)。在各種實(shí)施例中，控制模塊210使原色光源202依次被驅(qū)動(dòng)。在各種實(shí)施例中，可以采用通常的目的處理器/控制器、應(yīng)用特定積分電路(application specific integrated circuit)(ASIC)或可編程邏輯裝置(PLD)來實(shí)施控制模塊210。
在各種實(shí)施例中，投影系統(tǒng)200是投影儀。在其它實(shí)施例中，投影系統(tǒng)200是投影電視。
圖3圖解了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光源202與棱鏡204之間相對(duì)設(shè)置的平面圖。如前所述，采用棱鏡204將原色光束對(duì)準(zhǔn)到朝向其它光學(xué)元件的相同光程上。更加具體地，不同的光源202相對(duì)于棱鏡204成角度地設(shè)置，從而相應(yīng)的光束以具有光束與棱鏡之間成合適角度的方式進(jìn)入棱鏡204，使光束在基本上相同的光程上射出。
確切的相對(duì)角度取決于應(yīng)用，例如取決于光束的原色，更具體地，取決于光束的波長(zhǎng)(對(duì)于不同的顏色波長(zhǎng)不同)和棱鏡的折射指數(shù)(對(duì)于不同的顏色棱鏡的折射指數(shù)不同)。對(duì)于所選擇的具有特定光色散(如例如由阿貝數(shù)來測(cè)量)的棱鏡，輸出特定波長(zhǎng)原色光的光源的合適的相對(duì)位置可以憑經(jīng)驗(yàn)確定，或者基于例如斯涅爾折射定律的已知光學(xué)行為/關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。在各種實(shí)施例中，由具有低阿貝數(shù)或高色散的材料構(gòu)成的棱鏡是令人滿意的，以實(shí)現(xiàn)原色光，例如紅、綠和藍(lán)光之間更高的角分離。(例如由阿貝數(shù)為20.88的Hoya E-FDS1玻璃制成的棱鏡分別能夠?qū)崿F(xiàn)紅與綠以及綠和藍(lán)光源之間～5度的分離。)圖4a-4b圖解了根據(jù)兩個(gè)實(shí)施例的其它光學(xué)元件206的兩個(gè)平面圖。對(duì)于圖4a的實(shí)施例，其它元件206包括光閥408，該光閥408是反射光閥，而對(duì)于圖4b的實(shí)施例，其它光學(xué)元件206包括光閥418，該光閥418是透射光閥。
進(jìn)一步地，兩個(gè)實(shí)施例的其它元件206分別包括積分桿402和412，以至少提高原色光束的均勻性和亮度。
對(duì)于圖4a的實(shí)施例，如圖所示，其它元件206還包括彼此光耦合的透鏡404和反射器406，以及前述的反射光閥408和積分桿402。
對(duì)于圖4b的實(shí)施例，如圖所示，其它元件206還包括與前述的透射光閥418光耦合的透鏡414和積分桿412。
在其它實(shí)施例中，如前所述，該發(fā)明也可以沒有積分桿402/412而實(shí)施。
因此，從上面的描述中可以看出，描述了具有特定相對(duì)設(shè)置的光源和棱鏡的投影系統(tǒng)。雖然參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并不限于所描述的實(shí)施例。在附加權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，可以實(shí)施進(jìn)行了修改和變化的其它實(shí)施例。因此，描述將被看作是解釋性的而不是限制性的。
權(quán)利要求1.一種帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置，包括棱鏡；和朝著該棱鏡發(fā)出不同波長(zhǎng)的多個(gè)不同顏色光束的多個(gè)光源，其特征是，所述光源與所述棱鏡以不同波長(zhǎng)的不同顏色光束以適合它們各自的波長(zhǎng)和棱鏡的角度射入棱鏡的方式彼此相對(duì)設(shè)置，不同波長(zhǎng)的不同顏色光束在基本上相同的光程上射出該棱鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是，所述光源是包括紅色光源、藍(lán)色光源和綠色光源中至少兩個(gè)的原色光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是，所述光源包括至少一個(gè)固態(tài)光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影裝置，其特征是，至少一個(gè)固態(tài)光源至少包括從發(fā)光二極管和激光二極管中選擇的一個(gè)。
5.一種帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置，包括投影透鏡；與該投影透鏡光耦合的棱鏡；以及朝著該棱鏡發(fā)出不同波長(zhǎng)的多個(gè)不同顏色光束的多個(gè)光源，其特征是，所述光源與所述棱鏡以不同波長(zhǎng)的不同顏色光束以適合它們各自的波長(zhǎng)和棱鏡的角度射入棱鏡的方式彼此相對(duì)設(shè)置，不同波長(zhǎng)的不同顏色光束在基本上相同的光程上射出該棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影裝置，其特征是，所述多個(gè)光源包括紅色光源、藍(lán)色光源和綠色光源中的至少兩個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影裝置，其特征是，所述多個(gè)光源包括至少一個(gè)固態(tài)光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影裝置，其特征是，至少一個(gè)固態(tài)光源至少包括從發(fā)光二極管和激光二極管中選擇的一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影裝置，其特征是，該投影系統(tǒng)還包括與棱鏡光耦合的光通路以便于射出棱鏡的光束耦合到投影透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影裝置，其特征是，該投影系統(tǒng)還包括與光通路光耦合的光閥以使射出光通路的光束與投影透鏡相耦合。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影裝置，其特征是，該投影系統(tǒng)還包括與光源耦合以控制光源投影圖像的處理器；以及與該處理器耦合以便于向該處理器輸入圖像的像素?cái)?shù)據(jù)的輸入界面單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投影裝置，其特征是，該投影系統(tǒng)還包括與該輸入界面單元耦合的視頗調(diào)諧器。
專利摘要本實(shí)用新型的實(shí)施例包括涉及帶有具有相同棱鏡射出光程的光源的投影裝置。投影裝置用于投影系統(tǒng)的領(lǐng)域，利用棱鏡和多個(gè)光源可以有效地將顏色光出光程組合在一起。該多個(gè)光源用于向棱鏡射出不同波長(zhǎng)的多個(gè)不同顏色光束。光源與棱鏡以不同波長(zhǎng)的不同顏色光束以適合它們各自的波長(zhǎng)和棱鏡的角度射入棱鏡的方式彼此相對(duì)設(shè)置，不同波長(zhǎng)的不同顏色光束在基本上相同的光程上射出該棱鏡。
文檔編號(hào)G03B21/14GK2929755SQ200520011878
公開日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者D·E·斯洛博丁 申請(qǐng)人:因佛卡斯公司