CN105182661B - 一种白光光源的单dmd投影装置 - Google Patents
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Abstract
一种白光光源的单DMD投影装置，包括白光光源、光束整形系统、一个DMD芯片、投影镜头和驱动信号控制单元，所述白光光源发出的白光经光束整形系统入射至DMD芯片，再经DMD芯片反射至投影镜头出射形成投影，DMD芯片的每个像素红、绿、蓝三色子像素组成，每个所述子像素包含微镜片，由微反射镜铰接在硅基板上构成，微反射镜经外部驱动信号控制实现开关切换，当处于打开状态时，微反射镜中的选择性反射膜将相应的色光反射至投影镜头出射。本发明技术方案由于未采用色轮，避免了彩虹效应，同时由于采用了多子像素的设计，在不要求极高分辨率的场合下可以获得较好的应用。
Description
技术领域
本发明涉及投影显示技术领域，特别是一种使用单一白光光源的单DMD投影装置。
背景技术
数字光处理（DLP，Digital Light Procession）投影技术是目前市场上主流的投影技术之一，它将影像信号先经过数字处理再出射投影。DLP投影技术应用数字微镜元件（DMD，Digital Micromirror Device）来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。目前采用白光光源的单DMD芯片DLP投影装置采用色轮对白色光进行分光，色轮由红、绿、蓝滤波系统组成并以固定频率旋转，旋转过程中透过色轮的红、绿、蓝光顺序地射在DMD上，形成投影彩色图像的三色光源。
采用色轮的DLP投影存在容易产生“彩虹效应”的问题，具体表现为投影图像的色彩呈现为分离明显的红、绿和蓝三种单色，严重影响画面观看，甚至有些观看者可能因为色彩的迅速变化，而产生眼睛胀痛和头痛的情况。彩虹效应之所以产生，是因为来自色轮的连续的色彩更替。当色轮旋转时，屏幕上的图像在任何给定的瞬间，色彩为红、绿、蓝中的一种，依赖于人眼的视觉暂留现象，在无法察觉颜色变换的情况下把几种单色混合成新的色彩。然而，视觉系统特别灵敏的人仍可察觉颜色变换产生彩虹；同时，当视线为了追踪画面中的移动而快速运动时，也会在视网膜上的三个不同的点得到红色、绿色和蓝色的三个图像，从而产生了彩虹的视觉印象。因此，消除白光光源单芯片DLP投影的彩虹效应成为一个亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述DLP投影的彩虹效应，提供一种不使用色轮的新型白光光源的单DMD投影装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种白光光源的单DMD投影装置，包括白光光源、光束整形系统、一个DMD芯片、投影镜头和驱动信号控制单元，所述白光光源发出的白光经光束整形系统入射至DMD芯片，再经DMD芯片反射至投影镜头出射形成投影；所述DMD芯片的每个像素均由若干各自对应一种基色光的子像素组成，每个所述子像素由可独立驱动开关的微镜片构成；所述微镜片处于打开状态时，可选择性的将所属子像素对应的基色光反射至投射镜头；所述驱动信号控制单元将投影画面转化为开关信号，分别控制各子像素内微镜片的开关动作。
优选的，所述微镜片由微反射镜铰接在硅基板上构成；所述微反射镜中部为支撑部，所述支撑部顶部为选择性反射膜，底部为连接硅基板的铰链；微反射镜经外部驱动信号控制，以铰链为轴在开关两个固定角度间旋转切换。当微反射镜处于开的角度时，可将对应该微反射镜选择性反射膜的色光反射至投射镜头；当反射镜处于“关”的角度时，其反射光射至其它方向，在装置内部被吸收。
进一步优选的，所述基色光采用RGB模式，即三色的红光、绿光和蓝光；所述子像素分为红光子像素、绿光子像素和蓝光子像素，对应的选择性反射膜分别为红光反射膜、绿光反射膜和蓝光反射膜。
作为前述选择性反射膜相关技术方案的优选，所述选择性反射膜采用真空蒸镀或离子镀方式镀在微反射镜的支撑部上。
本发明技术方案由于未采用色轮，每幅显示画面中各基色光同时显示，所以避免了彩虹效应，同时由于采用了多子像素的设计，在像素单元数量一定的前提下，分辨率低有所降低，在没有极高分辨率要求的场合下可以获得较好的应用。
附图说明
图1为本发明单DMD投影装置结构示意图；
图2为DMD芯片结构示意图；
图3为DMD芯片微反射镜结构示意图；
图4为DMD芯片子像素工作原理示意图。
其中：
1：白光光源；2：光束整形系统；3：DMD芯片；P：像素；PR：红光子像素；PG：绿光子像素；PB：蓝光子像素；M1：支撑部；M2：选择性反射膜；M3：铰链；M：微反射镜；B：硅基板；4：投影镜头；
L1：光源光；L2：调制反射光；LR：反射红光；LG：反射绿光；LB：反射蓝光；L3：投影光。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。
如图1是本发明DMD投影装置整体结构示意图，与普通的基于白光光源的投影装置不同的是没有色轮。所述白光光源1发出的光源光L1经光束整形系统2入射至DMD芯片3，再经DMD芯片3反射形成调制反射光L2，调制反射光L2经投影镜头4出射为投影光L3。
本发明DMD芯片3每一个像素由三个子像素构成，如图2所示，分别为红光子像素PR、绿光子像素PG和蓝光子像素PB。每个子像素由微镜片构成，微镜片包括微反射镜M，如图3所示为微反射镜M的结构。微反射镜M的底部是一个铰链M3，用于微反射镜M的旋转，连接铰链的是T形的支撑部M1，支撑部M1的顶部为选择性反射膜M2，镀膜的方式可以采用真空蒸镀、离子镀等多种不同的方式；在本实施例中，该选择性反射膜M2分别为红光反射膜、绿光反射膜和蓝光反射膜，分别属于红光子像素PR、绿光子像素PG和蓝光子像素PB。
本发明投机装置的工作原理如图4所示，每个像素的三个微反射镜M都使用各自铰链M3铰接在硅基板B上，微反射镜M的旋转角度不同决定了所对应的子像素是开还是关的状态。例如图4中的红光子像素PR和蓝光子像素PB所对应的微反射镜处于开的状态，其反射红光LR和反射蓝光LB出射至投影镜头4的方向；同时绿光子像素PG的微反射镜角度处于关的状态时，其反射光为反射绿光LG射向其它方向，在投影装置内部被吸收此时像素处于关的状态；此时该像素输出红光和蓝光，而绿光没有输出。
本发明技术方案未采用色轮，每幅显示画面各像素中红绿蓝三基色光同时显示输出，避免了彩虹效应。
应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种白光光源的单DMD投影装置，包括白光光源(1)、光束整形系统(2)、一个DMD芯片(3)、投影镜头(4)和驱动信号控制单元，所述光束整形系统(2)发出的白光经光束整形系统(2)入射至DMD芯片(3)，再经DMD芯片(3)反射至投影镜头(4)出射形成投影，其特征在于：
所述DMD芯片(3)的每个像素(P)均由若干各自对应一种基色光的子像素组成，每个所述子像素由可独立驱动开关的微镜片构成；所述微镜片处于打开状态时，可选择性的将所属子像素对应的基色光反射至投射镜头(4)；所述驱动信号控制单元将投影画面转化为开关信号，分别控制各子像素内微镜片的开关动作。
2.根据权利要求1所述的白光光源的单DMD投影装置，其特征在于：所述微镜片由微反射镜(M)铰接在硅基板(B)上构成；所述微反射镜(M)中部支撑部(M1)，所述支撑部(M1)顶部为选择性反射膜(M2)，底部为连接硅基板(B)的铰链(M3)；微反射镜(M)经外部驱动信号控制，以铰链(M3)为轴在两个固定角度间旋转实现开关切换。
3.根据权利要求2所述的白光光源的单DMD投影装置，其特征在于：所述基色光采用三色的红光、绿光和蓝光；所述子像素分为红光子像素(PR)、绿光子像素(PG)和蓝光子像素(PB)，对应的选择性反射膜(M2)分别为红光反射膜、绿光反射膜和蓝光反射膜。
4.根据权利要求2所述的白光光源的单DMD投影装置，其特征在于：所述选择性反射膜(M2)采用真空蒸镀或离子镀方式镀在所述支撑部(M1)上。
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