CN1141609C - 反射型投影仪 - Google Patents

Abstract

一反射型投影仪包括一光源；一光路改变装置；一微反射镜装置，它包括多个对应于各自象素的可动镜，和一个用于包围该可动镜并通过大部分入射光的窗口，用于反射入射光线以形成必要反射光线和不必要反射光线；和一用于放大入射光并投影该光线的投影透镜单元。光路转换装置是一个光线分离棱镜，它具有置于倾斜的第一临界面，一入射/出射面，第二临界面。

Description

反射型投影仪

技术领域

本发明涉及一个反射型投影仪，更具体地，是一个具有改良过的光分离结构的反射型投影仪，以减少从一个图像形成装置的窗口表面反射光的影响。

背景技术

一般而言，在一个使用微反射镜装置的反射型投影仪中，多个对应于屏幕象素的微反射镜都独立地工作，从可动镜面反射的光线的路径通过该可动镜面来区别，以便形成一个图像。

参考图1，一个使用传统微反射镜装置的反射型投影仪包括一个发射光束的光源10，一个用于形成彩色图像的彩色转盘20，一个用于产生均匀光的棒状透镜30，一个用于会聚入射光的透镜元件40一个用于改变光束路径的光路径改变装置50，一个用于成象的微反射镜装置60，和一个用于把入射光投在屏幕上以在该屏幕上形成一个放大图像的投影透镜单元70。

光路径改变装置50有一个光线分离棱镜51，它通过以小于临界角的角度传递入射该光线分离棱镜51的入射光并以大于临界角的角度反射入射该光线分离棱镜51的入射光来改变光线的路径，光路径改变装置50还有一个补偿棱镜55来补偿分开的光线路径的偏差。

光线分离棱镜51有一个入射表面51a，通过该表面从光源10发出的光线入射，临界表面51b设置成倾斜于入射表面51a，入射/出射表面51c面对微反射镜装置60并通过从临界表面51b反射的入射光线以及从微反射镜装置60反射的光线。这里，临界表面51b以大于临界角的角度通过入射表面51a反射入射光线分离棱镜51的入射光到入射/出射表面51c，并且以小于临界角的角度从微反射镜装置60传递入射光。补偿棱镜55被设置成它的一个表面面对光线分离棱镜51的临界表面51b，并且补偿向投影透镜单元70传播的光线的路径偏差。

正如图2和图3所示，微反射镜装置60包括多个可动镜62，它安装在一个基片61上，与各自的象素对应，还包括多个柱63，每个柱用于支持各自的可动镜62，以便这面可动镜62能够在枢轴上转动，还包括一个用于保护该可动镜62的窗口65。每个可动镜62由可动镜62和基片61的电极之间的静电引力来驱动旋转。

因此，根据是否与各自象素一致的电极被驱动，也就是说，取决于该电极是打开-状态还是关闭-状态，可动镜62的反射表面的反射角度要分别地选择。所以，通过从打开-状态的镜62反射的必要光线201导向投影透镜单元70，并且使从关闭-状态的镜62反射的不必要光线203从该投影透镜单元70移开以便不再使用，来形成图像。

在微反射镜装置60中，入射光从窗口65的表面和可动镜62反射。该窗口65的表面反射的光线叫作表面反射光线202。

回顾图1，一个使用传统微反射镜装置的反射型投影仪这样配置，以便从该微反射镜装置60反射的必要反射光线201和表面反射光线202，在通过临界表面51b后传播，而且在通过投影透镜单元70后，一部分表面反射光线和必要光线被导向一个屏幕。所以，有一个屏幕上形成的图像对比度显著地恶化的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一个具有改良的光分离结构的反射型投影仪，以便图像形成装置的一个窗口的表面反射的表面反射光不被导向屏幕。

因此，为了完成上述目的，提供一个反射型投影仪，它包括一个用于产生和发射光的光源；一个用于改变入射光传播路径的光路改变装置；一个图像形成装置，它对应各自的象素，用于反射入射光来形成必要的反射光线和不必要的反射光线，它们根据图像形成装置的驱动状态有不同的反射路径，该图像形成装置还有一个包围图像形成装置的窗口；一个用于放大入射光并且投影该光的投影透镜单元，其中光路改变装置是一个光线分离棱镜，它有：一个第一临界面被置于倾斜，以便从光源来的入射光能够通过第一临界面，并且从窗口反射的必要反射光线和表面反射光线被第一临界面反射；一个入射/出射面，它设置成面对图像形成装置和投影透镜单元的一个面，光线通过它入射或出射；第二临界面，相对于从第一临界面反射的必要反射光线的光轴倾斜，以便使得第一临界面反射的不必要反射光线和表面反射光线通过，并反射第一临界面反射的必要反射光线到投影透镜单元上。

附图说明

参考如下附图，通过详细的最佳实施例，本发明的上述目的和优点将更明显。

图1是说明使用传统微反射镜装置的反射型投影仪的一个光学布局的原理图；

图2是一个投影图，图解地说明一个普通微反射镜装置的一部分；

图3是一个剖视图，图解地说明一个普通微反射镜装置的一部分；

图4是一个简图，根据本发明的一个实施例，说明一个反射型投影仪的光学布局；

图5是一个图表，用于描述根据微反射镜装置的操作分类并且在光线分离棱镜中分离的光线的传播路径。

具体实施方式

参考图4，根据本发明的一个反射型投影仪包括一个用于产生和发射光束的光源110，一个用于转换入射光传播路径的光路改变装置150，一个图像形成装置，和一个用于放大入射光并且投影该光线到屏幕上(未显示)的投影透镜单元170。另外，这个反射型投影仪还包括一个用于形成一个彩色图像的颜色选择装置120，它在光源110和该光路改变装置150之间的光路上提供；一个用于会聚光线的准直透镜131，其会聚通过颜色选择装置120的光线以致形成一个平行光线，还包括一个均匀的光照装置140，用于使平行光均匀，以便该图像形成装置能够被均匀地照明。该图像形成装置可能是一个微反射镜装置160，它包括多个对应各自象素的可动镜62和一个用于包围该可动镜62并且用于通过大多数入射光的窗口65，还用于反射入射光来形成必要的反射光线和不必要的反射光线，它们根据可动的镜子62的驱动状态有不同的反射路径。

光源110包括一个用于产生光束的照明器111，一个用于反射从照明器111发射的光线并且控制光线在它们各自的路径的反射镜113。优选地，该反射镜113是一个椭圆形的反射器，它在一个焦点上有照明器111和一个在另一个焦点上有光聚焦点。

这种颜色选择装置120被提供在另一焦点附近，并且有一种彩色转盘121，它有滤光器，用于选择性的通过具有红(R)、蓝(B)，和绿(G)波长的各自的光线，还有一个驱动源125，用于驱动彩色转盘121转动以便滤光器能够交替地安置在光路上。这样，彩色转盘121旋转一次，通过重叠与各自颜色对应形成的图像，能够产生一帧的图像。

准直透镜131会聚由反射镜113会聚和散射的光以形成一个平行光。另外，均匀光照明装置140用来使光线向微反射镜装置传播，而且它的组成是一副蝇眼透镜单元，它们的排列成彼此隔开一个预定距离。蝇眼透镜单元将从准直透镜131入射的光线分成多个光线，并会聚和发散分开的光，然后再一次聚合那些光。这样，蝇眼透镜单元混合那些分开的光线，形成一个均匀光线。另外，蝇眼透镜单元根据微反射镜装置的形状将入射光的截面形状从圆形变成矩形。通过均匀光照明装置140的平行光线通过一个会聚透镜133会聚来适应微反射镜装置160的尺寸。

参考图5，光路改变装置150包括一个光线分离棱镜153(它有第一和第二临界面153a和153c)，该棱镜反射以大于临界角的角度入射的光线，并折射和通过以小于临界角的角度入射的光线，还包括一个用于通过入射光的入射/出射面153b。另外，更可取的是光路改变装置150还包括一个补偿透镜151，以使它的一个面能够面对光分离棱镜153的第一临界面153a。该补偿棱镜151补偿照明微反射镜装置160的光线偏差，以使照明区内的图像的变形最小。

第一临界面153a相对于入射光源110的光线的光轴置于倾斜，以通过从光源110入射的光线，反射从微反射镜装置160来的光。

参照图2和3，这里微反射镜装置160包括可动的镜62(参见图3)，柱63(参见图3)，用于支持各自的可动的镜62，以便该可动的镜62能够在枢轴上转动，还包括一个窗口65(参见图3)，用于保护这面可动的镜62，由于它的配置大体上等同于或类似于前述情况，将省略它的具体描述。

在入射第一临界面153a的光线中，从微反射镜装置160入射的光线是必要的反射光线和表面反射光线。必要的反射光线表示从打开-状态的可动镜62反射的光线，表面反射光线表示从微反射镜装置160窗口反射的光线。这里，入射第一临界面153a的必要的反射光线和表面反射光线的入射角度大于临界角，而且必要的反射光线的入射角不同于表面反射光线的入射角。另一方面，从关闭-状态的可动镜62反射的光线是不必要的光线，这些不必要的光线在通过入射/出射面153b之后直接地入射第二临界面153c。

入射/出射面153b面对微反射镜装置160和该投影透镜单元170的一个面，以便从第一临界面153a入射的光线能够通过该入射/出射面153b并被导向微反射镜装置160，从微反射镜装置160来的光线能够穿过该入射/出射面153b并能够导向第一临界面153a或第二临界面153c。

第二临界面153c相对于从第一临界面153a反射的必要反射光线的光轴而倾斜。从可动镜62反射的不必要反射光线和从第一临界面153a反射的表面反射光线通过第二临界面153c，从第一临界面153a反射的必要反射光线从第二临界面153e反射到投影透镜单元170。因此，只有从微反射镜装置160选择的反射的必要反射光线被导向投影透镜单元170。

投影透镜单元170沿着光线分离棱镜153和屏幕(未显示)之间的光路排列，并且把从分离棱镜153入射的必要反射光线以放大形式投影在屏幕上。

根据本发明，这个反射型投影仪的配置如上所述，它使用具有第一和第二临界面的光线分离装置，并且只允许必要反射光线、不必要反射光线、和从微反射镜装置反射的表面反射光线中的必要反射光线通过投影透镜单元并且投影在屏幕上。因此，其优点是可获得投影图像的高对比度。

Claims (4)

1.一个反射型投影仪，它包括一个用于产生和发射光的光源；一个用于改变入射光线传播路径的光路改变装置；一个图像形成装置，对应于各个象素，用于反射入射光，根据图像形成装置驱动状态来形成必要反射光线和不必要反射光线，所述必要反射光线和不必要反射光线的路径彼此不同，该图像形成装置还有一个用于包围所述图像形成装置的窗口；一个投影透镜单元，用于放大入射光并且投影光线，其中光路改变装置是一个光线分离棱镜，它具有：

第一临界面，倾斜放置，以使从光源来的入射光能够通过第一临界面，并且从窗口反射的必要反射光线和表面反射光线能够被第一临界面反射；

一个入射/出射面，设置成面对图像形成装置和投影透镜单元的一个表面，光线通过它入射或出射；

第二临界面，相对于从第一临界面反射的必要反射光线的光轴倾斜，以便使得从第一临界面反射的不必要反射光线和表面反射光线通过，并把从第一临界面反射的必要反射光线反射到投影透镜单元。

2.按照权利要求1的反射型投影仪，其特征在于，图像形成装置是一个微反射镜装置，它包括：多个对应于各自象素的可动镜，用于反射入射光来形成必要反射光线和不必要反射光线，根据该可动镜的驱动状态，它们的反射路径彼此不同；还包括一个包围可动镜并且通过大多数入射光的窗口。

3.按照权利要求2的反射型投影仪，其特征在于，光路改变装置还包括一个补偿棱镜，以便该棱镜的一个面能够面对第一临界面，用于补偿照明微反射镜装置的光线的偏差。

4.按照权利要求1或2的反射型投影仪，其特征在于，反射型投影仪还包括：

颜色选择装置，安置在光源和光路改变装置之间的光路上，包括一个彩色转盘，所述彩色转盘有多个滤光器，能够选择性地使得具有红、蓝和绿波长的相应光线通过，一个驱动源用于驱动彩色转盘，以便各个滤光器能够交替地放在光路上；

一准直透镜，用于会聚经过了颜色选择装置的光线，并将该光线形成为一个平行光；和

蝇眼透镜单元，用于混合分开的光束，以便形成一个均匀光束。

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