CN101576659A - 一种投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影系统，包括：由绿光光源、第一光束匀化单元、第一数字微反射器以及第一投影镜头依次组成的第一光路；由红光光源、第二光束匀化单元、第二数字微反射器以及第二投影镜头依次组成的第二光路；由蓝光光源、第三光束匀化单元、第三数字微反射器以及第三投影镜头依次组成第三光路；经过所述第一光路传播的绿光、经过所述第二光路传播的红光与经过所述第三光路传播的蓝光在所述投影仪的屏幕上分别成像并复合成完整的图像。本发明具有结构简单、光学元件要求低、制造方便的优点，从而有效地降低了生产成本。

Description

一种投影系统

技术领域

本发明涉及投影设备，特别涉及投影设备中的投影系统。

背景技术

现有的三片式数字投影仪(DLP)的投影系统主要由分色再合色棱镜和全内反棱镜构成。由于分色再合色棱镜体积大、制作工艺复杂，使得投影系统的体积庞大，不利于生产。另外还有其他结构的投影系统，例如公开号为US2005/0018142的美国专利中就公开了一种带有全内反棱镜和X-cube合色棱镜的投影系统。图1显示的投影系统包括红、绿、蓝光源101、102、103，全内反棱镜104、105、106，三片DMD107、108、109，投影透镜110、111、112、113，X-cube合色棱镜114和屏幕115。红、绿、蓝光源101、102、103发出的红、绿、蓝光分别经全内反棱镜104、105、106反射到DMD107、108、109上，经过DMD107、108、109的处理形成数字图像再次被反射到全内反棱镜104、105、106上，并透射过全内反棱镜104、105、106入射到投影透镜110、111、112上，经过投影透镜110、111、112的聚焦透射到X-cube合色棱镜114上进行合色输出，然后投射到投影透镜113上，经投影透镜113的处理放大到屏幕115上。

可见，现有的投影系统一般具有结构比较复杂、器件要求高、生产成本高的缺陷，从而给制造和生产都带来了困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有投影系统结构复杂、成本较高的缺陷，从而提供了一种结构简单、易于生产、成本较低、的投影系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种投影系统，包括：绿光光源、红光光源、蓝光光源、第一光束匀化单元、第二光束匀化单元、第三光束匀化单元、第一数字微反射器、第二数字微反射器、第三数字微反射器，以及第一投影镜头、第二投影镜头、第三投影镜头；其中，

所述的绿光光源、第一光束匀化单元、第一数字微反射器以及第一投影镜头依次组成第一光路；

所述的红光光源、第二光束匀化单元、第二数字微反射器以及第二投影镜头依次组成第二光路；

所述的蓝光光源、第三光束匀化单元、第三数字微反射器以及第三投影镜头依次组成第三光路；

经过所述第一光路传播的绿光、经过所述第二光路传播的红光与经过所述第三光路传播的蓝光在所述投影仪的屏幕上分别成像并复合成完整的彩色图像。

上述技术方案中，还包括透镜，所述的透镜包括第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜；其中，

所述的第一聚焦透镜在所述的绿光光源与第一光束匀化单元之间，所述的第一中继透镜在所述的第一光束匀化单元与第一数字微反射器之间；

所述的第二聚焦透镜在所述的红光光源与第二光束匀化单元之间，所述的第二中继透镜在所述的第二光束匀化单元与第二数字微反射器之间；

所述的第三聚焦透镜在所述的蓝光光源与第三光束匀化单元之间，所述的第三中继透镜在所述的第三光束匀化单元与第三数字微反射器之间。

上述技术方案中，还包括光束整形光锥和中继透镜，所述的光束整形光锥包括第一光束整形光锥、第二光束整形光锥、第三光束整形光锥，所述的中继透镜包括第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜；其中，

所述的第一光束整形光锥在所述的绿光光源与第一光束匀化单元之间，所述的第一中继透镜在所述的第一光束匀化单元与第一数字微反射器之间；

所述的第二光束整形光锥在所述的红光光源与第二光束匀化单元之间，所述的第二中继透镜在所述的第二光束匀化单元与第二数字微反射器之间；

所述的第三光束整形光锥在所述的蓝光光源与第三光束匀化单元之间，所述的第三中继透镜在所述的第三光束匀化单元与第三数字微反射器之间。

上述技术方案中，所述的光束匀化单元包括积分棒或复眼透镜阵列。

上述技术方案中，所述的绿光光源、红光光源、蓝光光源为激光光源或LED或LED列阵。

上述技术方案中，所述的第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜为单个透镜或透镜组。

本发明还提供了一种投影仪，所述投影仪采用了所述的投影系统。

本发明还提供了一种电视机，所述电视机采用了所述的投影系统。

本发明的优点在于：

本发明摒弃了现有数字投影仪的投影系统中所经常使用的分色再合色棱镜、全内反棱镜、X-cube合色棱镜结构，得到了一种结构简单、光学元件要求低、制造方便的投影系统，从而有效地降低了生产成本。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1为现有技术中的投影设备的投影系统的示意图；

图2为在一个实施例中的本发明的投影系统的示意图。

图面说明

211绿光激光光源        221红光激光光源        231蓝光激光光源

212第一聚焦透镜        222第二聚焦透镜        232第三聚焦透镜

213第一积分棒          223第二积分棒          233第三积分棒

214第一中继透镜        224第二中继透镜        234第三中继透镜

215第一数字微反射器    225第二数字微反射器

235第三数字微反射器    216第一投影镜头        226第二投影镜头

236第三投影镜头

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

在图2中，对本发明的一种具体实施方式进行了说明，该实施方式中的投影系统包括绿光激光光源211、红光激光光源221、蓝光激光光源231，第一聚焦透镜212、第二聚焦透镜222、第三聚焦透镜232、第一中继透镜214、第二中继透镜224、第三中继透镜234，第一积分棒213、第二积分棒223、第三积分棒233，第一数字微反射器(DMD)215、第二DMD 225、第三DMD 235以及第一投影镜头216、第二投影镜头226、第三投影镜头236。其中，绿光激光光源211、第一聚焦透镜212、第一积分棒213、第一中继透镜214、第一DMD 215以及第一投影镜头216在同一条光路上；红光激光光源221、第二聚焦透镜222、第二积分棒223、第二中继透镜224、第二DMD 225以及第二投影镜头226在同一条光路上；蓝光激光光源231、第三聚焦透镜232、第三积分棒233、第三中继透镜234、第三DMD 235以及第三投影镜头236在同一条光路上；上述三条光路平行排列，其中的红光激光光源221所经过的光路位于中间位置，绿光和蓝光激光光源211、231对称分布在红光激光光源221的两侧。本领域的普通技术人员应当了解，上述三条光路间的相互位置关系并不局限于上述描述中所限定的范围，只要保证三个投影镜头所投射的激光最终能够形成正确的图像，则三条光路的位置都可进行适当的调整。

本发明的积分棒213、223、233采用空心或者实心矩形均可，其长宽比与相关投影设备的屏幕尺寸比例相关，例如屏幕的长宽比为16∶9，则积分棒213、223、233的长宽比也采用16∶9。所述积分棒的作用是对光束进行匀化，在其它的实施例中，要完成上述的光束匀化还可以采用其它部件，如复眼透镜阵列等。

本发明中的各个DMD起到光学调制器的作用，投影仪的其他部件将最终所要投射的投影图像的信息根据绿、红、蓝三种颜色进行分解，然后将分解后的投影图像信息分别传送到DMD 215、225、235上。绿光激光光源211所发射的绿光激光在投射到DMD 215之前，是不具备任何投影图像信息的光，经过DMD215反射后，由于DMD215在相应的投影图像信息的控制，使得经过反射后的绿光激光具有了相应的投影图像信息。对于红光激光以及蓝光激光同样如此。本发明中所涉及的DMD的具体类型根据实际需要进行选择。

本发明中的投影镜头216、226以及236所发出的三色数字图像在投影仪的屏幕上重合形成最终的彩色图像。

以上述实施方式中的投影系统为基础，对整个装置的投影过程的实现进行说明。

绿光激光光源211所发射的激光通过第一聚焦透镜212会聚在第一积分棒213的入射端面，经过第一积分棒213的匀化作用，绿光激光束从第一积分棒213输出并经过第一中继透镜214，第一中继透镜214使激光光束投射到第一DMD 215上，绿光经第一DMD 215形成数字图像后投射在第一投影镜头216上。与此同时，红光激光光源221所发射的激光通过第二聚焦透镜222会聚在第二积分棒223的入射端面，经过第二积分棒223的匀化作用，红光激光束从第二积分棒223输出后经过第二中继透镜224，第二中继透镜224使光束投射到第二DMD 225上，红光经第二DMD 225形成数字图像后投射在第二投影镜头226上，同样蓝光激光光源231所发射的蓝光激光经过第三聚焦透镜232、第三积分棒233、第三中继透镜234、第三DMD 235被投射到第三投影镜头236上。其中绿、红、蓝光激光束分别从DMD215、225、235到投影镜头216、226、236所经历的光程一致，绿、红、蓝三色图像最后在屏幕上合成彩色图像。

在上述实施例中，红、绿、蓝三色光源都采用了激光光源，但本领域的普通技术人员都应当了解，在具体实现时也可以用其它类型的光源加以替换，如LED或LED列阵等。当采用LED时，相应的第一、第二、第三聚焦透镜为可以压缩光束发散角的第一、第二、第三光束整形光锥，且可以将积分棒用复眼透镜列阵代替。此外，在上述实施例中，所述的第一聚焦透镜212、第二聚焦透镜222、第三聚焦透镜232、第一中继透镜214、第二中继透镜224、第三中继透镜234都采用了单个透镜，但在实际应用中，为了更好地使得光束会聚到积分棒或DMD上，上述透镜也可以采用透镜组的形式。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1、一种投影系统，其特征在于，包括：绿光光源、红光光源、蓝光光源、第一光束匀化单元、第二光束匀化单元、第三光束匀化单元、第一数字微反射器(215)、第二数字微反射器(225)、第三数字微反射器(235)，以及第一投影镜头(216)、第二投影镜头(226)、第三投影镜头(236)；其中，

所述的绿光光源、第一光束匀化单元、第一数字微反射器(215)以及第一投影镜头(216)依次组成第一光路；

所述的红光光源、第二光束匀化单元、第二数字微反射器(225)以及第二投影镜头(226)依次组成第二光路；

所述的蓝光光源、第三光束匀化单元、第三数字微反射器(235)以及第三投影镜头(236)依次组成第三光路；

经过所述第一光路传播的绿光、经过所述第二光路传播的红光与经过所述第三光路传播的蓝光在所述投影仪的屏幕上分别形成单色图像并复合成完整的彩色图像。

2、根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，还包括透镜，所述的透镜包括第一聚焦透镜(212)、第二聚焦透镜(222)、第三聚焦透镜(232)、第一中继透镜(214)、第二中继透镜(224)、第三中继透镜(234)；其中，

所述的第一聚焦透镜(212)在所述的绿光光源与第一光束匀化单元之间，所述的第一中继透镜(214)在所述的第一光束匀化单元与第一数字微反射器(215)之间；

所述的第二聚焦透镜(222)在所述的红光光源与第二光束匀化单元之间，所述的第二中继透镜(224)在所述的第二光束匀化单元与第二数字微反射器(225)之间；

所述的第三聚焦透镜(232)在所述的蓝光光源与第三光束匀化单元之间，所述的第三中继透镜(234)在所述的第三光束匀化单元与第三数字微反射器(235)之间。

3、根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，还包括光束整形光锥和中继透镜，所述的光束整形光锥包括第一光束整形光锥、第二光束整形光锥、第三光束整形光锥，所述的中继透镜包括第一中继透镜(214)、第二中继透镜(224)、第三中继透镜(234)；其中，

所述的第一光束整形光锥在所述的绿光光源与第一光束匀化单元之间，所述的第一中继透镜(214)在所述的第一光束匀化单元与第一数字微反射器(215)之间；

所述的第二光束整形光锥在所述的红光光源与第二光束匀化单元之间，所述的第二中继透镜(224)在所述的第二光束匀化单元与第二数字微反射器(225)之间；

所述的第三光束整形光锥在所述的蓝光光源与第三光束匀化单元之间，所述的第三中继透镜(234)在所述的第三光束匀化单元与第三数字微反射器(235)之间。

4、根据权利要求1或2或3所述的投影系统，其特征在于，所述的绿光光源、红光光源、蓝光光源为激光光源或LED或LED列阵。

5、根据权利要求1或2或3所述的投影系统，其特征在于，所述的光束匀化单元包括积分棒或复眼透镜阵列。

6、根据权利要求2或3所述的投影系统，其特征在于，所述的第一聚焦透镜(212)、第二聚焦透镜(222)、第三聚焦透镜(232)、第一中继透镜(214)、第二中继透镜(224)、第三中继透镜(234)为单个透镜或透镜组。

7、一种投影仪，其特征在于，所述投影仪采用根据权利要求1-6之一所得到的投影系统。

8、一种电视机，其特征在于，所述电视机采用根据权利要求1-6之一所得到的投影系统。

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