CN1577061A - 图像投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像投影仪。该图像投影仪包括：一个射出光线的灯；一个具有第一装置和第二装置的滤色组件，第一装置包括含有白色滤色器的多个滤色器，每一个滤色器对应于其中的一个部分，而第二装置包括除了白色滤色器以外的多个滤色器，每一个滤色器对应于其中的一个部分，第二装置形成在第一装置的一边，并且，滤色组件通过第一装置和第二装置中的任何一个过滤从灯发射出来的光线；一个棒形透镜，棒形透镜聚焦并投射从滤色组件分离出的光线；和一个数字微镜装置，按照投射的光线通过的电信号显示图像。

Description

图像投影仪

相关申请

本申请要求2003年7月23日提交的韩国申请No.P2003-050536的利益，该申请在此全文引入以作参考。

技术领域

本发明涉及到显示设备，尤其涉及到图像投影仪。尽管本发明适合于宽的应用范围，但是，它更适合于在观看投影的图像时通过单独的投影仪选择图像的亮度和颜色的清晰度之一，从而按照用户的爱好投影图像。

背景技术

随着图像投影设备，也称为投影仪，正被广泛引进和供应，不同类型的产品被开发并在市场上销售。这样的图像投影设备正在开发着眼于投射亮度和设备的紧凑的尺寸和轻的重量的结构。

通常的图像投影设备的光学部分包括：一个作为光源的灯、一个聚焦从灯发射出来的光的照明部分、一个演示聚焦的光为图像的图像显示装置、和一个投影部分，投影部分放大显示在图像显示装置上的图像和投影放大的图像在屏幕上。

在新近的技术中，高压汞灯被最广泛地用作图像投影设备的灯，并且，液晶显示器(LCDs)和数字微镜装置(DMDs)被最广泛地用作投影仪的图像显示装置。另外，按照使用的图像显示装置的数量，图像投影设备能够被分类为单芯片投影仪、双(2)芯片投影仪、和三(3)芯片投影仪。

随着新近的趋势引入紧凑的尺寸、轻的重量、和低成本的投影仪的趋势，仅使用单个图像显示装置的单芯片光学部件通常被使用。

单芯片图像投影设备包括：一个安装有红、绿、和蓝色的滤色器的投影仪类型，一个外部分离红、绿、和蓝色的光线并同时照射分离的光线到图像显示上的投影仪类型，和一个在外部和以一个时间间隔连续照射红、绿、和蓝色的光线到图像显示装置上的投影仪类型。这里，当使用在外部和以一个时间间隔连续照射红、绿、和蓝色的光线到图像显示装置上的投影仪类型时，图像投影设备的响应速度必需快于三(3)芯片投影设备的三倍。在新近的技术中，数字微镜装置(DMD)最满足这样的要求。

为了照射分离的光线到图像显示装置上，一个颜色分离设备被形成。当使用投影仪在着重屏幕亮度的演示上时，四段色环应该被使用。另一方面，当使用投影仪为观看强调各种颜色的视频图像时，三段色环应该被使用。同样的原理应用于色鼓。

如上所述，单芯片DMD投影仪具有以下的缺点，其中：根据产品是否注重屏幕的亮度或者图像的彩色图像的质量，应该选取或者强调亮度或者强调颜色表现的适当的颜色分离装置。然而，在当前的技术中使用的单芯片投影仪不能够满足新近的要求两种特性(即：亮度和颜色表现)的多媒体趋势的用户环境。

发明内容

于是，本发明致力于一种图像投影仪，实际上消除了由于相关技术的限制或缺点引起的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种使用颜色分离装置的图像投影仪，该颜色分离装置能有选择地或者提高图像的亮度或者提高图像颜色的清晰度。

本发明的另外的优点、目的和特征，一部分将在后面的说明中阐明，对于本领域熟练技术人员来说，通过下面的分析研究，一部分会变得明白，或者可以从本发明的实践学到。通过在说明书和权力要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和优点。

为了获得这些目的和其它优点以及按照本发明的目的，这里将具体和广泛描述，一种图像投影仪包括：一个射出光线的灯；一个具有第一装置和第二装置的滤色组件，第一装置包括含有白色滤色器的多个滤色器，每一个滤色器对应于其中的一个部分，第二装置包括除了白色滤色器以外的多个滤色器，每一个滤色器对应于其中的一个部分，且第二装置形成在第一装置的一边，并且，滤色组件通过第一装置和第二装置中的任何一个过滤从灯发射出来的光线；一个棒形透镜，聚焦并投射从滤色组件分离出的光线；和一个数字微镜装置，通过按照投射的光线的电信号显示图像。

这里，第一装置和第二装置是色环和色鼓之一。

按照本发明的投影仪环还包括一个控制器，选择滤色组件的第一装置和第二装置中的任何一个。

这里，第一装置和第二装置之一是按照基于控制器的控制信号的滤色组件的水平和垂直移动之一从滤色组件选取的。

在本发明的另一个方面中，图像投影仪包括一个射出光线的灯；一个具有包含白色滤色器的多个滤色器的第一滤色组件；一个具有包含白色滤色器的多个滤色器的第二滤色组件，其中，滤色器中的任何一个与安排在第一滤色组件中的滤色器的任何一个交迭；一个棒形透镜，聚焦并投射从第一和第二滤色组件分离出的光线，和一个数字微镜装置，通过按照投射的光线的电信号显示图像。

这里，第二滤色组件的白色滤色器小于第一滤色组件白色滤色器。而且，第二滤色组件的白色滤色器的尺寸等于光点直径，这是从灯射出的光聚焦的尺寸。

当用户要求强调图像的亮度时，第二滤色组件的白色滤色器被定位在光程上。相反，当用户要求强调图像的颜色清晰度时，第一滤色组件的白色滤色器被定位在光程上。

又，第一滤色组件和第二滤色组件被顺序安排在灯和棒形透镜之间。这里，第一滤色组件被安排在灯和棒形透镜之间，而第二滤色组件被安排在棒形透镜的后面。

第一和第二滤色组件中的每一个是色环。

应该明白：本发明的前述的一般说明和后面的详细说明是示例性的和解释性的，并且将要提供如权利要求所述的本发明的进一步的解释。

附图说明

被包括用于提供对本发明进一步理解的附图，构成本申请的一部分，说明本发明的实施例，并且，与说明书一起，用于解释本发明的原理。在附图中：

图1A说明按照本发明的第一实施例的图像投影仪的光学部分；

图1B说明按照本发明的第一实施例的图像投影仪的色环；

图2A说明按照本发明的第二实施例的图像投影仪的光学部分；

图2B说明按照本发明的第一实施例的图像投影仪的色鼓；

图3A和3B说明按照本发明的第三实施例的图像投影仪的第一和第二色环；和

图3C说明按照本发明的第三实施例的图像投影仪的光学部分。

具体实施方式

现在，将详细描述本发明的优选的实施例，在附图中说明其实例。在可能的情况下，相同的附图标记将被用于在整个附图指示相同或相似部分。

图1A说明按照本发明的第一实施例的图像投影仪的光学部分。

参考图1A，投影仪包括：一个灯101，一个色环102，一个棒形透镜103，第一照明透镜组104，第二照明透镜105，一个数字微镜装置(DMD)106，一个全内反射(TIR)棱镜107，和一个投影透镜108。从作为光源的灯101发出的光线，通过椭圆形的镜子，被聚焦到棒形透镜103的光入射表面。这里，色环102被定位于灯101和棒形透镜103之间，从而顺序地分离该光线为红、绿和蓝色光线。

为了放宽颜色表现的范围，一个黄色滤色器能够被包括在对应于红、绿和蓝色的区域以外的区域内。此外，不同颜色的滤光器也能够被包括在这里。按照光学原理，这样的选择能够被容易理解，不用任何另外的技术解释，并且，为了简单起见，对于相同部分的详细说明将被省略。

因为当靠近棒形透镜103的光入射表面时，从灯101发射的光线的横截面积被最小化，所以，色环102被形成在灯101和棒形透镜103之间。于是，通过安装色环102在一个区域，由此，光线的横截面积被最小化，色环102的尺寸也能够被最小化。

图1B说明按照本发明的第一实施例的图像投影仪的色环。

参考图1B，色环的滤色器按照双层的形式被安置。更具体地说，色环102被划分成内部分和外部分。这里，色环102的内部分由包括红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和白色滤色器的四段组成。色环的外部分由包括红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器的三段组成。

色环102的内部分和外部分的结构也能够被交替(即：四段结构对应于色环102的外部分和三段结构对应于色环102的内部分)。这是因为分离控制器能够任意地选取与色环的内部分和外部分中的每一个对应的第一和第二方式中的一种。

另外，通过掩蔽法，用二向色涂层(dichroic coating)形成滤色器。

其间，由于色环102在垂直于光线的轴线方向上的机械移动，色环102能够具有相互不同的彩色模式。尤其是，例如，当图像的亮度应该被强调时，如用在演示中时，四段彩色模式被选取。另一方面，当图像的颜色的清晰度应该被强调时，如在观看视频图像时，彩色模式被转换成三段彩色模式。这里，色环102的垂直移动能够被控制器的微处理器控制。

随后，由色环102过滤的光线被入射到棒形透镜103。棒形透镜103被形成具有一个立方结构，并且，通过全反射将入射到其中的光线投射回外边。在这里，虽然棒形透镜的光入射面的亮度是不均匀的，但是，入射光线被从里边全反射，因此，使得光入射面的亮度均匀。亮度的均匀性根据棒形透镜的长度或光载波(light carrier)的类型可能产生差异。

棒形透镜103基本上能够被分类成两种结构类型。更具体地说，棒形透镜103可以包括镜面反射结构，因此，棒形透镜103的里边是空的，并且具有一个由镜子形成的内部界面。棒形透镜103也可以包括一个内全反射结构，因此，棒形透镜103由具有高折射率的玻璃形成。

DMD 106投射通过棒形透镜103通过多个第一照明透镜104和第二照明透镜105的具有均匀亮度分布的光线。投射的光线然后被投射到全内反射(TIR)棱镜107。这里，TIR棱镜107由相互接合的两个棱镜组成，而其间具有细的气隙。入射光在第一棱镜的界面被全内反射，然后，投射到DMD 106。

对应于每一像素的多个微镜(这里未示出)被形成在DMD 106的DMD表面上。这里，每一个微镜根据外部的电信号具有±θ倾斜模式。在新近的技术中，θ通常被设置成或者是10度或者是12度。

当DMD 106接收白的颜色信号时，由于微镜的倾斜，光线被反射成不同于入射角的一个角度。于是，反射的光线被通过到达投影透镜108，而没有TIR棱镜107的全内反射。通过TIR棱镜107的光线被放大，通过投影透镜108，形成一个图像在屏幕(这里未示出)上。

图2A说明按照本发明的第二实施例的图像投影仪的光学部分。

参考图2A，投影仪包括：一个灯201，一个色鼓202，一个棒形透镜203，第一照明透镜组204，第二照明透镜205，一个数字微镜装置(DMD)206，一个全内反射(TIR)棱镜207，和一个投影透镜208。除了色鼓202以外，按照本发明的第二实施例的投影仪的结构和操作与图1A中所示的按照本发明的第一实施例的投影仪的结构和操作相同，而因此，为简单起见，相同的详细说明将被省略。

图2B说明按照本发明的第二实施例的图像投影仪的色鼓。

参考图2B，色鼓202的色鼓表面，沿着色鼓202的垂直方向被分成内部分和外部分。这里，色鼓202的外部分由包括红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器的三段组成。而色鼓202的内部分由包括红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和白色滤色器的四段组成。如在图1B中所述的一样，色鼓202的内部分和外部分的结构也可以被交替(即：四段结构对应于色鼓202的外部分和三段结构对应于色鼓202的内部分)。

然而，与在图1A中所示的色环102不一样，色鼓202被形成以沿着与光线的轴线成水平的方向进行机械移动。更具体地说，不像色环102，色鼓202的第一方式和第二方式被三维地互相连接。因此，仅当色鼓202沿着光线的轴线的水平方向被移动时，用户能够选取所需的方式。

这里，分离控制器的微处理器控制色鼓的移动

图3A和3B说明按照本发明的第三实施例的图像投影仪的第一和第二色环。和图3C说明按照本发明的第三实施例的图像投影仪的光学部分。

参考图3A，第一色环302由各被相当地安排成四段的红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和白色滤色器组成。并且，如在图3B中所示，第二色环303由被安排成四段的红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和白色滤色器组成，其中，红、绿、和蓝色滤色器被安排成具有相当的尺寸而白色滤色器被形成为小于其它的滤色器。优选白色滤色器被最小化到从灯射出的光被聚焦的尺寸(即：光点直径)。

具有采用上述的第一和第二色环的图像投影仪的光学部分，现在将参考图3C而进行详细描述。

参考图3C，第一和第二色环302和303被顺序安排在作为光源的灯301和棒形透镜304之间。这里，第二色环303被安排成这样：其中的滤色器段中的任何一个与第一色环302的滤色器段中的任何一个交迭。然后，按照用户的选取，有选择地操作第一和第二色环。换言之，当第一色环被操作时，第二色环被停止，并且，当第二色环被操作时，第一色环被停止。

更具体地说，当第一色环302被操作时，第二色环303的白色滤色器段被固定在光程的有效区域里。另一方面，当第二色环303被操作时，第一色环302的白色滤色器部分被固定在光程的有效区域里。这里，光程的有效区域指的是从灯射出的光线通过色环时的色环的横截面积。

当用户需要注重于通过投影仪显示的图像的亮度时，第二色环303的白色滤色器部分被定位在光程上。然后，第一色环302被转动。于是，由于第一色环302的相对较大的白色滤色器段，图像投影仪能够产生亮的图像。

相反地，当用户需要注重于通过投影仪显示的图像的颜色清晰度时，第一色环302的白色滤色器段被定位在光程上。然后，通过转动第二色环303，图像投影仪能够产生由更自然和生动的颜色表示的图像。

其间，如在图3C中所示，第一和第二色环302和303被顺序安排在灯301和棒形透镜304之间。或者，第一色环302能够被安排在灯301和棒形透镜304之间，而第二色环303能够被安排在棒形透镜304和第一照明透镜组305之间。

按照本发明的第三实施例的上述的图像投影仪，不需要分离控制器以机械地移动第一和第二色环。然而，用于第一和第二色环的每一个的马达的运行应该被控制，以使得能够表示用户所需的图像。

如上所述，按照本发明的图像投影仪具有下列优点。

通过按照多种彩色模式表现时分彩色分离的装置，当观看投影图像时，用户能够通过一个单独的投影仪选取图像的亮度和颜色的清晰度之一。

此外，按照用户的喜好，多个颜色方式能够被选取，不会使投影的图像发生失真。

本领域熟练技术人员应该明白：在本发明中，能够进行各种修改和变化，而不会偏离本发明的精神和范围。因此，本发明覆盖在权力要求书及其它的等价范围之内的对本发明的修改和变化。

Claims (12)

1、一种图像投影仪，包括：

一个射出光线的灯；

一个具有第一装置和第二装置的滤色组件，第一装置包括含有白色滤色器的多个滤色器，每一个滤色器对应于其中的一个部分，而第二装置包括除了白色滤色器以外的多个滤色器，每一个滤色器对应于其中的一个部分，且第二装置形成在第一装置的一边，并且，滤色组件通过第一装置和第二装置中的任何一个过滤从灯发射出来的光线；

一个棒形透镜，聚焦并投射从滤色组件分离出的光线；和

一个数字微镜装置，通过按照投射的光线的电信号显示图像。

2、按照权利要求1的图像投影仪，其中，第一装置和第二装置是色环和色鼓之一。

3、按照权利要求1的图像投影仪，还包括：选取滤色组件的第一装置和第二装置中的任何一个的控制器。

4、按照权利要求3的图像投影仪，其中，第一装置和第二装置之一是按照基于控制器的控制信号的滤色组件的水平和垂直移动之一从滤色组件选取的。

5、一种图像投影仪，包括：

一个射出光线的灯；

一个具有包括白色滤色器的多个滤色器的第一滤色组件；

一个具有包括白色滤色器的多个滤色器的第二滤色组件，其中，滤色器中的任何一个与安排在第一滤色组件中的滤色器的任何一个交迭；

一个棒形透镜，棒形透镜聚焦并投射从第一和第二滤色组件分离出的光线；和

一个数字微镜装置，通过按照投射的光线的电信号显示图像。

6、按照权利要求5的图像投影仪，其中，第二滤色组件的白色滤色器小于第一滤色组件的白色滤色器。

7、按照权利要求6的图像投影仪，其中，第二滤色组件的白色滤色器的尺寸等于光点直径，光点直径是从灯射出的光聚焦的尺寸。

8、按照权利要求5的图像投影仪，其中，当用户要求强调图像的亮度时，第二滤色组件的白色滤色器被定位在光程上。

9、按照权利要求5的图像投影仪，其中，当用户要求强调图像的颜色清晰度时，第一滤色组件的白色滤色器被定位在光程上。

10、按照权利要求5的图像投影仪，其中，第一滤色组件和第二滤色组件被按序安排在灯和棒形透镜之间。

11、按照权利要求5的图像投影仪，其中，第一滤色组件被安排在灯和棒形透镜之间，而第二滤色组件被安排在棒形透镜的后面。

12、按照权利要求5的图像投影仪，其中，第一和第二滤色组件中的每一个是色环。

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