CN1453604A - 用于回收关闭状态光的图像显示装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像显示装置及其方法。本发明的图像显示装置包含一空间光调制组件、一反射组件、以及一集光组件。空间光调制组件响应一光线，选择性地沿着第一路径调制该光线，以形成第一路径光线。反射组件用于反射第一路径光线，以形成反射光线。集光组件用于收集并反射该反射光线，以形成一回收光线。其中空间光调制组件沿着第二路径调制回收光线，以在显示屏形成图像。

Description

用于回收关闭状态光的图像显示装置及其方法

                         技术领域

本发明涉及一种提高亮度的图像显示装置及其提高亮度的方法，特别是涉及一种图像显示装置及方法，此方法通过将关闭状态光回收利用而提高亮度。

                         背景技术

随着工商活动、互动教学的发展，投影机已逐渐成为各类型活动不可或缺的图像显示装置。而图像显示技术也由较早期的液晶显示(LCD)，发展到数字化光处理(digital light processing，DLP)。

数字化光处理技术(DLP)是采用反射光原理，其关键就在于空间光调制组件(spatial light modulator，SLM)，或在于如一般公知的数字微反射镜组件(digital micromirror device，DMD)。数字微反射镜组件包含许多矩阵式排列的微反射镜，并通过控制其倾斜角度，每一微反射镜可以形成两种状态，例如，开状态(ON state)和闭状态(OFF state)。参考图1，图1是现有技术的方块示意图。当光源10所产生的光通过集光组件20、滤光片30，而投射到数字微反射镜组件40上时，控制组件70依据图像信号是明或暗，进而决定对应微反射镜的状态。如果是明，则对应的微反射镜将会处于开状态，而将光反射到显示屏50上以形成图像。如果是暗，则对应的微反射镜将会处于闭状态，而将光反射到其它地方，进而被吸收组件60吸收或转化为热。

亮度、分辨率、重量、灯泡寿命等指标决定投影机的品质。投影机的亮度是指投影机输出到屏幕上的光强度，其进一步决定了投影机在明亮的环境下是否能有效的呈现图像。如果投影机的亮度足够高，则在投影时不需关灯就能得到很好的投影图像。

灯泡是与投影机的亮度有绝对关系的零件。一般地，灯泡的瓦数越高，投影机的亮度就越高。然而，若要提高投影机的亮度，而仅加大灯泡的瓦数，并不能提高投影机的整体品质。因为灯泡的瓦数越高，就会产生更多的热量，投影机就需要更大的散热机构，例如，加大风扇。当散热风扇被加大时，所产生的噪音也就相应地加大。而投影机的体积也必须同时加大。因而，由提高灯泡的瓦数来提高投影机的亮度必须在其它方面作出牺牲。

因此要提供一种可有效提高亮度又不会增加热量的图像显示装置。

                         发明内容

鉴于上述背景技术中的描述，本发明的一个目的是提供一种回收关闭状态光的图像显示装置。当空间光调制组件为闭状态时，本发明利用一反射组件将调制后的闭状态光反射，并且再利用集光组件加以收集。当空间光调制组件为开状态时，可再利用该被回收的闭状态光，使其呈像于显示屏上而增加呈像亮度。

在第一实施例中，本发明提供了一种图像显示装置，其包含一空间光调制组件、一反射组件、以及一集光组件。空间光调制组件响应一光线，以选择性地沿着第一路径调制光线，而形成第一路径光线。反射组件用于反射第一路径光线以形成反射光线。集光组件用于收集并反射该反射光线，以形成回收光线。其中空间光调制组件沿着第二路径调制回收光线，以在显示屏上形成图像。

在第二实施例中，本发明提供了一种图像显示装置，其包含一光源、一集光组件、一空间光调制组件以及一反射组件。光源用于提供光线。集光组件具有第一端及第二端，且光线经由第一端进入而从第二端射出。空间光调制组件选择性地沿着第一路径调制从第二端射出的光线，以形成第一路径光线。反射组件用于反射第一路径光线，以形成反射光线，且反射光线在相反方向上沿着原路径通过空间光调制组件，并由第二端进入集光组件。其中集光组件收集并反射该反射光线，以形成回收光线，进而使得空间光调制组件沿着第二路径调制回收光线，以在显示屏上形成图像。

本发明同时也提供一种回收关闭状态光的显示图像的方法。本发明方法的步骤包含(1)提供一光线；(2)利用一空间光调制组件，将光线选择性地调制到第一路径上，以形成第一路径光线；(3)反射第一路径光线，以形成回收光线；以及(4)利用此空间光调制组件，沿着第二路径调制回收光线，以在显示屏上形成图像。

                         附图说明

图1示出现有技术的图像显示装置示意方块图；

图2示出本发明第一实施例的图像显示装置；

图3a示出本发明第二实施例的图像显示装置，并揭示了当空间光调制组件为闭状态时，光通过的路线；

图3b示出本发明第二实施例的图像显示装置，并揭示了反射光线的传播路径；

图3c示出第二实施例的图像显示装置，并揭示了当空间光调制组件为开状态时，回收光线的传播路径；

图3d示出第二实施例的图像显示装置的集光组件的放大图；

图4示出本发明的图像显示装置的功能方块图；

图5示出本发明显示图像的方法的流程图。

                         具体实施方式

参考图2，在第一实施例中，本发明提供了一种图像显示装置200，其包含一空间光调制组件(spatial light modulator)210、一反射组件220、以及一集光组件(integrator rod)230。空间光调制组件210为数字微反射镜组件(digital micromirror device，DMD)，其通过调整反射面的角度，可形成两种状态，如开和闭状态(ON and OFF states)，以选择性地将入射光调制到两种不同的路径上。当空间光调制组件210为闭状态时，空间光调制组件210将沿第一路径A反射入射光201，形成第一路径光线203。

反射组件220用于反射第一路径光线203，以形成反射光线205。反射组件220为一平面反射镜。但是依据照明的不同，反射组件220也可改为使用球面镜或非球面镜。

集光组件230用于收集并反射该反射光线205，以形成一回收光线207。本实施例的集光组件230为具有第一端232和第二端234的光导管，而光导管230的第一端232进一步包括设置有入射孔的反射面2321。除此之外，光导管230的内部为一反射表面。反射光线205由光导管230的第二端234进入，由内部的反射表面不断反射到达第一端232。再由第一端232的反射面2321反射，经内部反射表面的不断反射到达第二端234，且由第二端234射出，以形成回收光线207。其中反射光线205也可经空间光调制组件210调制，由集光组件的第二端234进入集光组件230，并由反射面2321反射，且由第二端234射出，以形成回收光线207，如图2所示。因此，当空间光调制组件210为开状态时，回收光线207经空间光调制组件210的调制，沿着第二路径B，以在显示屏240上形成图像。

参考图3a，在第二实施例中，本发明提供了一种图像显示装置300，其包含一光源10、一空间光调制组件310、一反射组件320、以及一集光组件330。同时，图像显示装置300在光线的传播路径中，还包含多种光学组件，如滤光片340、聚焦组件350、反射镜355、全反射镜(total internalreflector)360、以及光学透镜370。

本实施例的集光组件330为具有第一端332和第二端334的光导管，且光导管330的第一端332具有一孔隙3321和一反射面3322，如图3d所示。并且光导管330的内部为一反射表面，当光在光导管内传播时，通过不断的反射，可从光导管的一端到达另一端。光源10用于提供一光线301，光线经由第一端332的孔隙3321进入光导管330，由第二端334从光导管330射出。通常，在一般的彩色图像成像系统中，滤光片(filter)340设置在光导管330的第二端334出口处，用于过滤由第二端334射出的光线301。光线301经滤光片340过滤成红、绿、蓝三原色之一，再经由聚焦组件350的聚焦、反射镜355及全反射镜360的反射到达空间光调制组件310。

空间光调制组件310为如第一实施例的数字微反射镜组件，其通过利用调整反射面的角度，可形成两种状态，如开和闭状态(ON and OFF states)，以选择性地将入射光调制到两种不同的路径。当空间光调制组件310为闭状态(OFF state)时，空间光调制组件310调制第二端324射出的光线301，使之沿着第一路径A，以形成第一路径光线303，如图3a所示。

参考图3b，第二实施例的反射组件320为一球面镜，其设置于第一路径上，用于反射第一路径光线303，以形成反射光线305。但是根据不同的照明，反射组件320也可改为使用平面镜或非球面镜。因为数字微反射镜组件开/闭状态的改变速度远不及光传播速度。因此，调整反射组件320的反射角度可使反射光线305在相反方向上沿着原路径(即反向第一路径)，经空间光调制组件310、全反射镜360、反射镜355、聚焦组件350、及滤光片340，由第二端324进入集光组件320。反射光线305由集光组件330的第二端334进入，由内部的反射表面不断反射而到达第一端332。

参考图3c，集光组件330进而收集并反射此反射光线305，其中第一端332的反射面3322反射此反射光线305，并经内部反射表面的不断反射而到达第二端334，并从第二端334射出，以形成回收光线307。因此，当空间光调制组件310为开状态时，回收光线307经滤光片340、聚焦组件350、反射镜355、及全反射镜360到达空间光调制组件310。开状态的空间光调制组件310调制回收光线307，使之沿着第二路径B，以在显示屏370上形成图像。

图4是本发明的图像显示装置的示例性方块图，用于阐述本发明与图1的现有技术的不同。当光源10所产生的光经由集光组件430、滤光片440，投射到空间光调制组件410上时，控制组件480依据图像信号是明或暗，进而决定空间光调制组件410中对应的微反射镜的状态。当空间光调制组件410中对应的微反射镜为闭状态时，利用一反射组件420将调制后的闭状态光反射，通过反向路径405，再利用集光组件430加以收集。而空间光调制组件410中对应为开状态的微反射镜，可再利用如此被回收的闭状态光，使其呈像于显示屏470上，以增加呈像亮度。

本发明同时也提供了一种回收关闭状态光以显示图像的方法。如图5流程图500所示，本发明方法的步骤510、520、530、及540分别为步骤510：提供一光线；步骤520：利用一空间光调制组件，选择性地将光线调制到第一路径上，以形成第一路径光线；步骤530：反射第一路径光线，以形成回收光线：以及步骤540：利用空间光调制组件，沿着第二路径调制回收光线，以在显示屏上形成图像。

在选择性地调制光线步骤之前，本发明方法还包含过滤光线的步骤，以形成一过滤光线。然后聚焦此过滤光线，以形成一聚焦光线。再经过反射此聚焦光线的步骤，使其到达空间光调制组件，以进行调制步骤。当空间光调制组件为开状态时，还包含聚焦通过第二路径的光线，以在显示屏上形成图像。

本发明的优点不仅在于回收关闭状态光而提高亮度，更在于可以降低闭状态光在现有技术中所转化的热量。必须注意，在实际应用本发明图像显示装置200或300或图像显示方法500过程中，不论是静态成像或动态成像，通过调整空间光调制组件的灰阶设定，可以达到使成像效果最佳的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的申请保护范围；凡其它在未背离本发明所揭示的精神下完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种图像显示装置，包含：

光源，用于提供光线；

集光组件，具有第一端及第二端，该光线经由所述第一端进入并从所述第二端射出；

空间光调制组件，其沿着第一路径选择性地调制从所述第二端射出的光线，以形成第一路径光线；以及

反射组件，用于反射所述第一路径光线，以形成反射光线，该反射光线在相反方向上沿原路径经过所述空间光调制组件，由所述第二端进入所述集光组件；

其中，所述集光组件收集并反射反射光线，以形成一回收光线，使得所述空间光调制组件沿着第二路径调制该回收光线，以在显示屏形成图像。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述集光组件的第一端具有一孔隙及一反射面，该孔隙用于使所述光线进入，而所述反射面用于反射所述反射光线，以形成所述回收光线。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述集光组件为一光导管。

4.如权利要求1所述的图像显示装置，还包含一滤光片，其设置于所述集光组件的第二端出口处，用于过滤由所述第二端射出的光线。

5.如权利要求1所述的图像显示装置，还包含一聚焦组件，用于聚焦由所述第二端射出的光线。

6.如权利要求1所述的图像显示装置，还包含一全反射镜，该光线于该空间光调制组件调制前，先经过所述全反射镜。

7.如权利要求1所述的图像显示装置，还包含一光学透镜，经过第二路径传播的光线通过该光学透镜，以在显示屏上形成图像。

8.一种回收关闭状态光以显示图像的方法，包含以下步骤：

提供一光线；

利用一空间光调制组件，选择性地将所述光线调制至第一路径，以形成第一路径光线；

反射所述第一路径光线，以形成回收光线；以及

利用所述空间光调制组件，沿着第二路径调制所述回收光线，以在显示屏上形成图像。

9.如权利要求8所述的图像显示方法，其特征在于，在选择性地调制光线的步骤之前，还包含过滤所述光线以及聚焦所述光线的步骤。

10.如权利要求8所述的图像显示方法，还包含聚焦通过第二路径的光线以在显示屏上形成图像的步骤。

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