CN115951550A - 彩色光带扫描式光学引擎技术及其投影机 - Google Patents

Abstract

彩色光带扫描式光学引擎技术及其投影机；属于光学电子技术领域，核心构件包括：显示光阀器件、镜头组、结构支撑组件、分色光束(光带)的生成组件、延续爬行式扫描组件；延续爬行式扫描组件包括：三折面镜、振镜，或不使用振镜，而直接使得三折面镜的平动及振动；基本工作原理为：延续爬行式扫描方式包括：当分色光束(光带)投射到振镜后，被反射后的分色光束将被投射在光带扫描组件上形成往复运动的投射光斑，投影机的电气控制部分将图像信号转换成控制显示光阀器件上的透射或反射光阀像素的时序脉冲，而选择对扫描过该点的分色光束的各色光线的反射率，而达到目标色度及亮度，而实现一幅彩色画面；其特征就在于：在本投影机中采用了延续爬行式扫描组件，而在延续爬行式扫描组件中使用了延续爬行式扫描方式。

Description

彩色光带扫描式光学引擎技术及其投影机

[技术领域]

本发明属光学—电子技术领域；确切的将是一种使得投影机的光学引擎(单片LCD及DLP)大大增强亮度的方法及装置。

[背景技术]

投影技术是采用投影机及屏幕的组合，其工作原理犹如电影的原理。投影技术使用灵活、屏幕尺寸大。但前投技术的难点在于其投影机的亮度的提升，尤其是单片的DLP投影技术、分时的分光过程损失大部分光能。

投影机的核心包括：投影机结构部件、光学引擎(含镜头组)、电气控制和接口三大主要部分。其中的核心投影成像部件是投影机产品的核心，在整个投影机产品的成本构成中占有非常重要的部分，其地位颇似计算机中的处理器。

光学引擎结构：投影机的发展沿革到目前为止主要经过了三个发展阶段，分别是通过三种典型的显示技术来加以实现，即CRT投影技术、LCD投影技术以及近些年发展起来的DLP投影技术。

CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)三枪投影机：

作为成像器件，CRT是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。CRT投影机可以说是投影机的鼻祖。CRT投影机也叫三枪投影机，其工作原理与CRT显示器没有什么不同，其发光源和成像均为CRT。CRT投影机的工作特征与LCD、DLP 等投影机存在着本质区别，它是通过本身的发光，将输入信号源分解在R(红)、 G(绿)、B(蓝)三个CRT管的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光、放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。CRT投影机分辨率高、对比度好、色彩饱和度佳、对信号的兼容性强，且技术十分成熟。在亮度方面，CRT投影机要低得多，到目前为止，其亮度值始终徘徊在300流明以下，同时，CRT投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，不宜搬动。因此虽然曾在投影机市场发展的早期繁荣一时，但目前CRT投影机应用已经很少，基本上退出了前投影机的市场。

LCD(Liquid Crystal Display，液晶)投影机：

LCD显示技术是目前投影机市场上的主导技术之一，液晶有活性液晶体和非活性液晶体。非活性液晶体反射光，一般用于笔记本电脑、胶片投影仪上。而活性液晶体具有透光性，做成LCD液晶板，用在投影机上。LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种，我们常见的投影机多为液晶板投影机。LCD投影系统光学引擎的基本结构有摄影镜头；液晶面板；反射镜；合光棱镜；聚光镜；双色镜；灯泡。

液晶(面)板投影机：

液晶板投影机是利用了液晶的电光效应，通过电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度层次及多达16.70百万种色彩的靓丽图像。液晶板投影机的光源是专用大功率灯泡，发光能量远远高于利用荧光发光的CRT投影机，所以液晶板投影机的亮度和色彩饱和度都高于CRT投影机。LCD液晶板的面积大小决定着投影机的结构和整体体积的大小，LCD液晶板面积小，则投影机的光学系统就能做得越小，从而使投影机越小。目前，市场上液晶投影机(透射显示光阀)面板尺寸多为1.32英寸(1英寸＝2.54cm)、0.9英寸和0.7英寸，都可以支持SVGA和XGA的物理分辨率。新型的液晶面板，如高开口率的0.79英寸和0.99英寸面板也已经开始有产品面世。高端LCD投影液晶面板供应商目前仅有日本的Epson和Sony两家厂商。LCD投影机的优点是色彩表现出色，亮度比较高，缺点是由于采用投射方式，光效率受到一定影响，同时在投影图像(开口率不够高)中有像素化现象。液晶板投影机可分为单片式和三片式两种，现代液晶板投影机大都采用3片式LCD板。三片式液晶板投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。三片式比单片式液晶板投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。液晶板投影机体积较小、重量较轻，制造工艺较简单，亮度和对比度较高，分辨率适中，是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。

液晶光阀投影机：液晶光阀投影机采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶(反射)光阀相结合的产物。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达6000ANSI流明，分辨率为2500×2000，适用于环境光较强，观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。主要品牌有：休斯-JVC、Ampro等。

DLP(Digital Light Processor数码光输出)数码投影机：

DLP技术是TI(美国德州仪器公司)的专利技术。基于DLP显示技术的投影机最早出现于1996年。其成像器件是DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜装置)。DMD芯片包含成千上万的微镜，每个镜子代表一个像素，开或关的状态就代表图像中像素点的亮和暗。光束通过一高速旋转的色轮(分色装置)，投射在DMD上，再通过光学透镜投射在大屏幕上。目前DLP技术由TI公司专利拥有，该公司也是DMD芯片的惟一供应商。

DLP投影机的技术优势：首先是数字优势：数字技术的采用，使图像对比度、灰度等级(256-1024级)、色彩(2563-10243种)、图像信号噪声比、画面质量稳定等方面都非常出色。其次是反射优势：由于反射式DMD器件的应用，构成DLP 图像像素的微镜面之间的距离很小，使成像器件的透光效率达到85％以上。产生的图像非常明亮，清晰度高。

DLP投影机可分为单片机和三片机：单片机：单片DLP投影机的优势是光效率高，对比度高，图像清晰，在黑白图像和文本方面表现尤为出色，同时单片 DLP投影机体积可以小巧轻薄，缺点是色彩表现不够真实自然。三片机：使用三片DMD芯片制造的DLP投影机可以实现更亮度和更丰富的色彩，亮度可以高达 10000ANSI流明以上，大都应用于数字影院等特殊场合。

目前LCD技术及DLP技术的投影机是市面上的两大主要阵营。日本厂商大都采用LCD技术，欧美厂商可采用LCD和DLP两种技术。LCD与DLP两大阵营正处于激烈的竞争中，谁的产品、技术更好，目前没有明确的答案，但可以肯定地说，采用DLP的投影机产生的画面对比度较高，光路系统设计得更紧凑，因而在体积、重量方面占优势；而LCD在亮度均匀性、色彩及细节的表现上是强项。两种技术各具特点、难分仲伯，将在未来相当长的一段时间内共存，除非一方在技术或在市场策略上有所突破，才有望打破这种平衡，占据主导地位。

[发明内容]

本发明的目的在于解决已有技术的不足之处，无论是LCD和DLP，两种技术的单片机型，往往综合效率只有10％左右，光源的利用效率极低，障碍的主因在于其彩色生成原理：仅仅分时过程的时间域因素就造成70％以上的光能损失，为了分时的整理光场又造成了额外的损失。

本发明的特点；从原理上根除分时处理(色轮切换颜色)的着色弊端，给出一种扫描的分色光束(简称：光带)的技术关键，逐点像素分时来生成彩色；不仅所生成的分色光束光能损失小，而使得光带的有效利用面积大于90％以上。并在单组分色光束的基础上，给出一种被压缩的多个分色光束排列在一起的子光带所形成的光带组，这样就大大的压缩了分色光束组的扫描位移，又简化了光路。

本发明的光学引擎构造包括：分色光束生成组件、延续爬行式(或光带微扫描组件)扫描组件、镜头组、结构支撑组件；利用本发明的投影机构造包括：投影机结构部件、光学引擎(具有本发明的“延续爬行”或光带微扫描特点)、电气控制和接口三大主要部分。

光带扫描组件包括：折镜式光带扫描组件、对置反射镜式光带扫描组件、棱镜式光带扫描组件、及非延续爬行方式光带扫描组件(包括：大尺度扫描、光带微扫描式)：

折镜(三或二折镜式)延续爬行光带扫描技术(是效率最高的方式，理论效率100％)：

其核心部件就是延续爬行式扫描组件实现的(当单一光带或多个独立且重复的光带组的宽度较宽时，分色光束组需要较大的扫描位移才能各色光线全部扫过显示光阀器件的显示区域上每一个像素点，溢出在显示光阀器件的显示区域外部的区域也就相对较大，因而需要将溢出部分折返到显示光阀器件的显示区域上，以减少光能损失)；延续爬行式扫描组件包括：折镜、振镜，或不使用振镜，而直接使得折镜振动(包括往复转动即：平动及离轴往复转动，在使用透镜将扫描光带投射到显示光阀器件显示区域上，也能起到同样作用)；当分色光束(简称：光带)投射到振镜后，被反射后的光带将投射在折镜上形成往复运动的投射光斑(也被称之为：彩色光带、光谱或分光光束的光带)；当投射光斑整体扫过折镜中面的区域时，反射光斑活动在显示光阀器件的显示区域上，以三折面镜为例：当投射光斑整体越过折镜中面与折镜边面的折线而部分进入折镜边面区域时(无论是向那个方向跨越折线，由于是对称状构造，结果特征都是相同)，进入折镜边面的反射光斑就被折镜边面反射在显示光阀器件的另一端的显示区域上；当确立折镜中面与折镜边面之间的夹角满足：最靠近折镜中面的折镜边面的光带反射光恰好投射到显示光阀器件显示区域的另一端的边缘上(相当于将照射到显示光阀器件上的光带分裂成2部分：一部分在显示光阀器件上的一端，另一部分则在显示光阀器件上的另一端，两部分还能拼接成完整的分色光束)，这就是“延续爬行”的过程，从表观上看，投射到显示光阀器件上的平移分色光束的前端消失的部分，在后端被显示出来；如果在光带的中标志一根特征线(参照面上的)，当分色光束往复移动的行程足够，只要使得该特征线(参照面上的)跨越2根折线时，整个分色光束将会全部回扫整个显示光阀器件的显示区域(也就是说光带中的任何一条颜色的线条，都代表不同的颜色(光的波长不同)都会扫过的显示光阀器件的所有显示区域)；显示光阀器件将移动的分色光束的光反射或透射后穿过镜头组，再投影到屏幕上显示出图像。二折镜(仅有2个边面)也能达到三折镜的作用，当光带越过折线时进入折镜另一边面就被反射在显示光阀器件显示区域的另一端上；当光带继续全部越过折线后，整个光带就全部投射在显示光阀器件显示区域的另一端，而完成显示光阀器件的各个像素点的扫描颜色的总量的一致性。

对置反射镜式延续爬行光带扫描技术：

对置反射镜也可以完成折镜的功能(也是效率最高的方式，理论效率100％)，是实现图2所示的数学模式的必要条件之一；是延续爬行式扫描实现的替代光路；对置反射镜需要2个或以上，其中1个被放置在显示光阀器件的边界(反射溢出的分色光束)，另一个则放置在对面，用以再次反射溢出的分色光束；而从新投射到DMD显示区域的起始位置，而形成补缺光斑。

棱镜式光带扫描组件的延续爬行光带扫描技术(是最为简单、成本最低、最易于控制、效率最高的方式之一，理论效率100％)：

使用旋转棱镜(反射)扫描来形成延续爬行光带扫描技术，就需要以下必要条件：首先要求各色光带光束要有一定的夹角，其次是各色光带光束(就是单一颜色的光带)的中心线投射到棱镜的对应折线时的2分裂光束的中心落入显示光阀器件的显示区域上的同一位置。如果各色光带光束平行入射(反射)棱镜，则在显示光阀器件的显示区域上的各色光带(光斑)将无法不重合的扫过，完成不了延续爬行光带扫描的目的。

非延续爬行式光带扫描技术：

与延续爬行方式相对应存在一种非延续爬行方式：包括窄光带延续爬行方式或宽光带延续爬行方式；

窄光带延续爬行方式：当单一光带(或多个独立且重复的光带组)的总宽度小于显示光阀器件的显示区域的宽度时，分色光束组就也需要较大的扫描位移才能将各色光线全部扫过显示光阀器件的显示区域上的每一个像素点，保障每一个像素点点的受光的均匀度及一致性的对等作用原则：也就是位移的总宽度不小于“显示光阀器件的显示区域的宽度”与光带(或光带组)之和。如果光带(或光带组)的总宽度较小，则溢出显示光阀器件的显示区域外部的区域也就相对较小，光能损失也就较小；在该模式下，光带的宽度将大大影响光效率：光效率＝显示光阀器件宽度/显示光阀器件宽度+2倍彩色光斑宽度。在机械结构上可以直接使用(平面或曲面)振镜来偏转分色光束，投射到显示光阀器件上，光机结构相对简化。

宽光带延续爬行方式：就是在显示光阀器件的显示有效区域的宽度上投射同样彩色周期的子光带，并形成光带组，每条子光带都对应着同顺序的彩色光谱且宽度相同；当将彩色光带组投射到显示光阀器件的显示有效区域后，要使得彩色光带组投的面积覆盖(超过)显示光阀器件的显示有效区的面积；这样，当投射到显示光阀器件的显示有效区域的光带组，同步沿着垂直于光带组的方向往复位移，位移的幅度等于光带组中的两个相邻光带中的对应谱线的距离(该距离相当于光带组中各个光带的周期)，这样与前面的“光带扫描式光学引擎技术”相同：显示光阀器件的显示有效区上的任何一个像素将扫描通过所有颜色的光，且每一个像素都是等同的。因而：光效率＝显示光阀器件宽度/显示光阀器件宽度+1倍子光带宽度；由于子光带的宽度大大小于显示光阀器件的宽度，光能损失相对较小；显然,效率大大由于前者(光带组的总宽度小于显示光阀器件的显示区域的宽度)。

分色光束生成组件属于已有技术：是用于产生按着频率大小次序排列的分色光束，生成分色光束的光源包括：激光光源、单色光光源、白光光源；光源的形状又分为：面光源、点光源、连续线光源、点阵线光源；尤其以线光源的光效率最高、光源的热分布更为合理(采用半导体激光技术，可以做到点阵排布的激光线光源)；包括使用多色激光光源需要合光棱镜或合光反射镜来合并各色条状截面光束，并使各色光束排列在一起，扩束与合成的次序可以互易；使用多色单色光光源则需要先进行单向压缩后，再使用合光棱镜或合光反射镜来合并各色条状截面光束，并使各色光束排列在一起；线光源需要使用柱状曲面反射镜进行平行出射，再使用合光棱镜或合光反射镜来合并各色条状截面光束，并使各色光束排列在一起；对于白光光源(采用半导体发光技术，可以做到点阵排布的光源；电压下弧光放电光源也是很适合于线状光源，更为可喜的是：如果采用线状排布的多颗细小的高压、中压、低压的放电电弧等，也将极大的改善提高光源的热状态及总体的发光量)则需要经过准直的矩形截面的光柱进行分光(色散)处理：包括棱柱色散及分色光栅(是一种干涉的光学器件，取代棱镜色散，直接形成光谱，但缺点是光损失较大)色散，再将色散后的进行准直后生成分色光束。

带有光带扫描技术装置的光带扫描光学引擎的结构，主体上是由支撑组件支撑着分色光束生成组件、光带式扫描组件及镜头组；其相应的光带扫描光学引擎的投影机的工作原理：投影机的电气控制部分将图像信号转换成控制显示光阀器件上的透射或反射光阀像素的时序脉冲，而选择对扫描过该点的分色光束的各色光线的反射率(由于各种颜色的光线都会扫描过显示光阀器件上的所有的显示区域，每一个像素点的颜色选取都会在该颜色扫描过该像素时决定是否选取通过镜头)，而达到目标色度及亮度，而实现一幅彩色画面。或不使用振镜，而直接使得折镜的平动及振动也能达到上述效果。

进一步：还有做法是直接转动产生分色光束的光源组件，扫描投射到显示光阀器件上，或直接射到折镜上，反射到显示光阀器件上。

进一步：还有平行于光带组光带伸展方向(垂直于扫描方向)的光谱颜色都是相同的(相当于光谱的彩色条纹)，垂向均匀性靠“垂向扫描”或在光路中插入该垂向散射“散光板：其构造是平行的条纹状，对光线没有沿着条纹方向的扩散，也就是单向扩散，是常用的光学器件”来实现；“垂向扫描”的扫描幅度对于点阵线光源来说，幅度近似等于点阵间距为最佳。

本发明的光学引擎的技术进步在于：首先，光源的利用率极大的提高了，与传统技术相比提高1倍以上；而且由于整个彩色光谱都无损失的铺设在显示光阀器件上，色彩也会更加丰富，尤其是对白光光源展成彩色光谱的情况下，因为彩色光谱中包含着几乎全部色域的色坐标，因而在光阀像素调制混合色时，将更有条件接近真实色彩。另一个技术进步在于：扫面将带来沿着扫描方向的色度、亮度的绝对均匀性，设计时只要做到扩束、准直过程的与扫描方向垂直的光场的均匀度就足够了。

[附图说明]

下面结合一个较佳实施例对本发明作进一步所说明；

[图1]分色光束(光带)的形成方式示意图。

[图2]延续爬行式扫描的数学机理示意图。

[图3]延续爬行式扫描实现对折镜的必要依赖示意图。

[图4]单纯动折镜的延续爬行式扫描示意图。

[图5]单纯动振镜的延续爬行式扫描示意图。

[图6]带有彩色光带扫描式光学引擎技术的投影机原理示意图。

[图7]延续爬行式扫描实现的对置反射镜替代光路示意图。

[图8]带有多子光带的光带微扫描原理示意图。

[图9]带有反射棱镜的光带微扫描原理示意图。

标号说明：

(1)延续爬行式扫描组件

(101)光谱落入折镜中面情况

(102)、(103)光谱落入折镜边面情况

(2)折镜中面

(3)折镜边面

(301)折镜交界线

(4)镜头组

(5)、(506)分色光束(截面的特征为光谱)

(501)分色光束截面

(502)缺失光斑

(503)、(504)、(505)补缺光斑

(6)投射光

(7)反射光

(8)显示光阀器件(液晶透射或液晶反射面板；或DMD反射芯片)

(9)转动振镜

(904)平动振镜

(901)、(902)位移方向

(903)直线电机

(10)激光器

(11)单向扩束(柱面)镜组

(12)折镜

(13)合光棱镜

(14)分色光束生成组件

(15)电气控制部分

(16)折镜

(161)摆振折镜

(162)折镜转轴

(163)折镜摆振方向

(164)折镜垂移方向

(165)、(166)折镜垂移位置

(17)参照面1(垂直于纸面，而表现为线)

(171)、(172)扫描标志线

(173)参照面2(垂直于纸面，而表现为线)

(18)结构壳体

(19)光学引擎

(20)光截面放大图

(21)汇聚透镜

(22)准直透镜

(23)截面线

(25)分色棱镜或光栅

(26)曲面反射镜(柱状:抛物面、椭圆面)

(27)光源

(28)激光光源

(29)普通光源情况

(30)激光光源(或普光)情况

(31)单向扩束镜

(32)、(33)、(50)、(51)、(52)、(62)箭头

(34)、(35)红蓝绿光带

(36)、(37)对置反射镜

(38)光阀(DMD)反射光

(41)缺失光斑状态

(42)、(43)分色光束直射光阀状态

(50)子光带

(51)光带组

(52)溢出光带

(53)、(54)、(55)光带组扫描过程

(56)反射棱镜

(57)折线

(58)转轴

(59)夹角

(60)、(61)投射光斑

(67)、(68)单色光束

[具体实施方式]

如[图1]所示：

分色光束(光带)的获取有以下方式：

如激光光源(或普光)情况(30)的光路情况所示：激光光源(10)(或自然光源)经过合光棱镜(13)合光后经过单向扩束镜(31)扩束后形成红蓝绿光带(34)即分色光束(光带)，该光带就是如箭头(32)所指示的截面线(23) 所截取的光束的光截面放大图(20)所示。

对于普通光源情况(29)所表示的白光光源情况：发散的光源(27)所发出的光线经过曲面反射镜(26)(柱状:抛物面、椭圆面)反射后，经过分色棱镜或光栅(25)分色后(不同波长的光线被分离成不同的角度)，再经过汇聚透镜(21)将各个颜色的光排列在焦点平面附近，经过准直透镜(22)整理成分色光束(光带)。当然，排列在焦点平面附近的各个颜色的光就已经形成了分色光束 (光带)，也可以直接投射使用。

如[图2]所示：

分色光束截面(501)(截面的特征为光谱)，在工作时分色光束扫过显示光阀器件(8)(该器件包括：液晶透射或液晶反射面板；或DMD反射芯片)。为了使得分色光束截面(501)中的每一条的各色光谱线都能扫过显示光阀器件(8)，就需要按箭头(33)所示的延续爬行式扫描的运动模式进行：也就是参照面1 (17)(垂直于纸面，而表现为线)要必须扫过整个的显示光阀器件(8)的有效显示面；而由扫描标志线(171)、(172)标志的缺失光斑(502)及将由补缺光斑(503)补给，同理当分色光束向右运动后的相应的缺失光斑由补缺光斑(504) 补给。

如[图3]所示：

折镜构造是实现图2所示的数学模式的必要条件之一：在入射光谱落入折镜中面情况(101)的情况下，被折镜中面(2)所反射的反射光谱恰好投射到显示光阀器件的显示有效区域上；当入射光谱上下移动，扫描标志线(173)(就是对应于图2所示的扫描标志线(171))；分色光束(506)(截面的特征为光谱)跨过折镜交界线(301)，导致部分光谱投射到折镜边面(3)上，由于折镜边面(3) 与折镜中面(2)夹有小于180度的内折角度，就将会使得折镜边面(3)的反射光线恰好投射到显示光阀器件的，分色光束扫过的下方的有效显示区域；相当于图2所示的相应的缺失光斑由补缺光斑的补给。

正如：光谱落入折镜边面情况(102)、(103)所表示的情形。

如[图4]所示：

除了分色光束主动扫描折镜外，折镜合理自身运动是实现图2所示的数学模式的：通过折镜转轴(162)来驱动摆振折镜(161)沿着折镜摆振方向(163) 摆动可以达到图2、3所需要的情形。

另外：折镜的垂向往复位移也能达到图2、3所需要的情形；正如折镜垂移方向(164)及折镜垂移位置(165)、(166)所示。

如[图5]所示：

在分色光束射到折镜之先外加一个平面振镜完成分色光束在折镜上的运动也是获得图2、3情形的方法之一；其功能由延续爬行式扫描组件(1)来完成；转动振镜(9)的转动使得反射光(7)沿着位移方向(901)运动，使得原来的投射光(6)溢出显示光阀器件显示区的上部后，再由显示区的上部向上爬入，实现延续爬行式扫描的运动模式。

另外；振镜也可以被直线电机(903)来驱动振镜镜面往复平动，而形成平动振镜(904)；振动方向如双向箭头所指。从而反射光使得获得位移方向(902) 的平移，以及反方向平移。

如[图6]所示：

带有折镜式光带扫描光学引擎的投影机的构造包括：电气控制部分(15)、结构壳体(18)、光学引擎(19)；而光学引擎(19)部分的构造包括：镜头组(4)、显示光阀器件(8)(液晶透射或液晶反射面板；或DMD反射芯片)、折镜(16) 及平动振镜(904)。

所带有的延续爬行式扫描组件使得分色光束：能够实现延续爬行式扫描的运动模式；投影机的电气控制部分将图像信号转换成控制显示光阀器件上的透射或反射光阀像素的时序脉冲，而选择对扫描过该点的分色光束的各色光线的反射率，而达到目标色度及亮度，而实现一幅彩色画面。

如[图7]所示：

对置反射镜也可以完成折镜的功能，是实现图2所示的数学模式的必要条件之一；是延续爬行式扫描实现的替代光路；在分色光束直射光阀状态(42)、(43) 的情况下，对置反射镜(36)、(37)不起作用(无光射到)，显示光阀器件(8) 的光阀(DMD)反射光(38)经由透镜组射到屏幕上；当分色光束直射到对置反射镜(36)，再经由对置反射镜(37)的2次反射投射到DMD显示区域的起始位置，而形成补缺光斑(505)，正像缺失光斑状态(41)所示。箭头(50)、(51)、(52) 分别代表分色光束的即将的运动方向。

如[图8]所示：

子光带(50)是一个压缩板的光带，带有投影机光源全部的颜色(连续光谱或分立的各色带状光的排布，如R、G、B标注所示)，参照面1(17)是任意选取的随便一个特征波长的面(图中角度观察为“线”)；光带组(51)含有多个子光带(50)(可以紧靠在一起或保有少量间隙)，光带组(51)的面积大于显示光阀器件(8)显示有效区的面积(标志线之间的区域)，也就是宽度超过扫描标志线(171)、(172)之间的宽度；光带组(51)宽度只需要比显示光阀器件(8) 显示有效区的宽度超过1个子光带的宽度即可。

溢出光带(52)指的是超出显示光阀器件(8)显示有效区的部分；从光带组扫描过程(53)、(54)、(55)的几个图中可以看出：参照面1(17)只需要往复移动子光带(50)宽度的位移就可以满足显示光阀器件(8)上的诸像素点的受光量一致。

如[图9]所示：

反射棱镜(56)的折线(57)将单色光束(67)分成两部分，分别投射到显示光阀器件(8)上，所形成的2个光斑随着反射棱镜(56)的转动而向上爬行；当反射棱镜(56)沿着转轴(58)转动到箭头(62)所指的状态后，折线(57) 将到达新的位置；另一束单色光束(68)沿着与单色光束(67)的夹角(59)的位置入射，当选取合适的角度，2条单色光束所投射光斑(60)、(61)会重合在一起。

按上述安装关系，就会实现在反射棱镜(56)不断转动的过程中，投射到显示光阀器件(8)上的各色光束的光斑不重合，而以不同的位相分时扫过显示光阀器件(8)上的同一区域；而完成续爬行式光带扫描。

Claims (5)

1.彩色光带扫描式光学引擎技术；该投影光学引擎技术的构件包括：显示光阀器件、镜头组、结构支撑组件、分色光束(光带)的生成组件、光带扫描组件；其中光带扫描组件包括：延续爬行、非延续爬行方式光带扫描组件；而延续爬行方式包括：棱镜式光带扫描组件、折镜式延续爬行光带扫描组件或对置反射镜式延续爬行光带扫描组件；非延续爬行方式包括：窄光带延续爬行方式或宽光带延续爬行方式，或是棱镜式光带扫描组件；基本工作原理：将分色光束生成组件(光源)所生成的光带，通过光带扫描组件，或直接通过振动光源来在显示光阀器件的显示区域上形成扫描的彩色光带，使得上的每一个像素点都被各个颜色的光扫过；也就是，整个分色光束将会全部回扫整个显示光阀器件的显示区域，也就是说光带中的任何一条颜色的线条，都代表不同的颜色(光的波长不同)都会扫过的显示光阀器件的所有显示区域；投影机的电气控制部分驱动显示光阀器件的各个像素点来选择性的反射或透射所照射的各个波长的光线，来获取不同颜色，再由镜头组投射到屏幕上，形成图像视频；其特征就在于：在本投影光学引擎中采用了光带扫描组件，而在延续爬行式扫描组件中使用了延续爬行式扫描方式及非延续爬行式扫描方式。

2.带有光带扫描式光学引擎技术的投影机；该投影机的核心构造包括：电气控制部分、结构壳体、光学引擎；而光学引擎的核心构造包括：镜头组、显示光阀器件、光带扫描组件；该投影机的工作原理包括：电气控制部分将图像信号转换成控制显示光阀器件上的透射或反射光阀像素的时序脉冲，而选择对扫描过该点的分色光束的各色光线的反射率；由于各种颜色的光线都会扫描过显示光阀器件上的所有的显示区域，每一个像素点的颜色选取都会在该颜色扫描过该像素时决定是否选取通过镜头，而达到目标色度及亮度，而实现一幅彩色画面；投影机的电气控制部分将图像信号转换成控制显示光阀器件上的透射或反射光阀像素的时序脉冲，而选择对扫描过该点的分色光束的各色光线的反射率，而达到目标色度及亮度，而实现一幅彩色画面；其特征就在于：在投影机的光学引擎中；采用了光带扫描组件及光带扫描式光学引擎技术。

3.根据权利要求1彩色光带扫描式光学引擎技术，其特征在于：分色光束是按着频率大小次序排列的分色光束，生成分色光束的光源包括：激光光源、单色光光源、白光光源；光源的形状又分为：面光源、点光源、连续线光源、点阵线光源；尤其以线光源的光效率最高、光源的热分布更为合理；包括使用多色激光光源需要合光棱镜或合光反射镜来合并各色条状截面光束，并使各色光束排列在一起，扩束与合成的次序可以互易；使用多色单色光光源则需要先进行单向压缩后，再使用合光棱镜或合光反射镜来合并各色条状截面光束，并使各色光束排列在一起；线光源需要使用柱状曲面反射镜进行平行出射，再使用合光棱镜或合光反射镜来合并各色条状截面光束，并使各色光束排列在一起；对于白光光源则需要经过准直的矩形截面的光柱进行分光、色散处理：包括棱柱色散及分色光栅色散，再将色散后的进行准直后生成分色光束。

4.根据权利要求1彩色光带扫描式光学引擎技术，其特征在于：分色光束在平行于光带组光带伸展方向(垂直于扫描方向)的光谱颜色都是相同的，垂向均匀性靠“垂向扫描”或在光路中插入该垂向散射“散光板”来实现；“垂向扫描”的扫描幅度对于点阵线光源来说，幅度近似等于点阵间距为最佳。

5.根据权利要求1彩色光带扫描式光学引擎技术，其特征在于：使用旋转棱镜(反射)扫描来形成延续爬行光带扫描技术，就需要以下必要条件：首先要求各色光带光束要有一定的夹角，其次是各色光带光束的中心线投射到棱镜的对应折线时的2分裂光束的中心落入显示光阀器件的显示区域上的同一位置。

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