CN1601372A - 成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种优选用于电视机和按背面投影或正面投影原理工作的投影机的成像装置，该成像装置包括一个照明器、一个彩色调制器、一个带有倾斜镜元件(DMD)(2)的成像元件以及一个投影物镜(5)，其中从该照明器发出的光线部分(LB)被DMD(2)反射，而有助于图像合成的光线部分(LP)则通过投影物镜(5)进入投影平面。根据本发明，在投影光路(LP)中设置了一个可围绕倾斜轴(K)摆动的偏转镜(6)，该偏转镜与用来引入摆动的驱动元件(8，9)连接。

Description

成像装置
技术领域
本发明涉及一种优选用于电视机或按背面投影或正面投影原理工作的投影机的成像装置，这种成像装置包括一个照明器、一个彩色调制器、一个带有倾斜镜元件(DMD)的成像元件以及一个投影物镜，其中由该照明器发出的光线部分被DMD反射，而有助于图像合成的光线部分则通过投影物镜进入投影平面。
背景技术
众所周知，在投影机和电视机技术中，投影灯的光线通过一个滤色盘投影到一个设置了许多反射镜的得克萨斯仪表厂生产的DMD芯片(数字微镜像器件)。在一个DMD芯片上有上千个微反射镜，它们分别对应一个像素并以很小的损失反射光线。这些在数量上为乘法解法的反射镜是活动放着的。到达投影屏幕上的光线的多少视反射镜的位置而定。反射镜按公知的方式这样布置，使边缘位于垂直和水平方向内(得克萨斯仪表厂生产的HD2芯片)。
这种芯片具有很多反射镜元件，并只有用高昂的成本才能制造。为了降低制造费用(减少反射镜)，在观察者感觉到的光学质量几乎不变的情况下，有人提出了这样一个方案，反射镜这样布置在芯片上，使其对角线位于水平和垂直位置。
这个解决方案的主要缺点在于，水平和垂直线具有可见的边缘结构，这是明显偏离用户迄今为止习惯的显示方式的。
发明内容
所以本发明的目的是在使用DMD芯片作为成像元件的情况下提出这样一种成像装置，该成像装置即使在具有水平和垂直对角线的反射镜布置的情况下也可消除分辨率方面的像素误差和失真。
根据本发明，这个目的是通过上述的一种装置这样实现的：在照明光路中设置了一个可围绕一根倾斜轴摆动的偏转反射镜，该偏转镜与驱动元件连接，以便供给摆动。
该偏转反射镜围绕该倾斜轴的振荡最好为几微米的范围。
如果由于偏转镜的这种布置和振荡的供给导致一定的图像位错或图像模糊，则在具有偏转镜对角线的水平和垂直位置的偏转镜布置的情况下，例如观察者可看见的像素轮廓被抹去，因而不再看见像素轮廓。这意味着提高了图像的分辨率。
在一个优选的方案中，驱动元件由一个铁磁偏转镜支座组成，该支座与一个产生磁场的循环磁化单元连接。其中该偏转镜这样固定在该支座上，使由于循环磁化引起的支座的长度变化(磁致伸缩)导致偏转镜围绕倾斜轴的摆动运动。
在这种情况下，偏转镜的角速度几乎与磁场变化速度成比例。通过励磁线圈以一定的频率在低频范围内的激励而在励磁线圈芯上产生类似的几何变化，这种变化被传递到偏转镜上。其中，偏转镜所需的摆动的调节是通过线圈激励的电压和频率的变化来实现的。
在驱动元件的另一个优选方案中，偏转镜支座与一个在两个反向绕制的线圈之间摆动布置的衔铁这样连接，使衔铁的振动可传递到偏转镜上(差动变压器)。其中这两个线圈串联连接并通直流电流，该直流电流通过一个相对于接地对称的+/-电源提供。
在线圈的连接点上也是相对于该接地产生一个大约0伏的差。衔铁通过两个磁场固定在中间位置。如果例如一个运算放大器的输出端与线圈连接，该运算放大器类似于线圈供电供给一个+/-电压，则衔铁的零位可通过该运算放大器进行静态调节。此外，该衔铁可在交变场中产生振动。所以，在该运算放大器输入端上的电压和频率决定该衔铁的运动，这个运动以摆动的形式传递到偏转镜支座上。
使摆动传递到偏转镜上的一个相对简单的解决方案在于把该偏转镜支座连接到一个动态电容器上。其原理基于不同电荷的板相吸，而在相同电荷时则相斥。为此，偏转镜支座例如可镀覆一层用铬、银、金或铜制成的导电层，该导电层相对于一块固定的导电板工作。通过该偏转镜支座和固定导电板之间的交变场，偏转镜支座便可依赖于它的支承产生振动。在这个方案时，也是电容器的电压和频率决定反射镜的运动。
此外，偏转镜的一种驱动方案在于，偏转镜支座在一个设计成弯曲板的压力传感器单元上构成，该压力传感器单元按压电技术的原理通过电脉冲产生振动。
在利用一块板的弯曲效应来使偏转镜产生振动的情况下，另一个优选的方案在于将偏转镜支座与一个产生一次或多次振动的压电执行器连接。这时偏转镜支座位于一片压电陶瓷上，该压电陶瓷由许多薄的陶瓷层和电极交替构成，且其性能可根据电压供给(接通/断开)每分钟膨胀或收缩达100000次，以便由此把振动传递到偏转镜支座上。
附图说明
在下面的一个实施例中将详细说明本发明装置。相应的附图表示：
图1带偏转镜的照明装置的视图；
图2偏转镜支座上的偏转镜的分解图；
图3在偏转镜支座上安装了偏转镜的图示；
图4沿图3剖面线B-B剖开的剖面图；
图5图4的一个剖面图A-A。
具体实施方式
图1表示投影光路LP部分的本发明照明装置的外壳1，从一个没有画出的照明装置射出的光线LB侧向射入外壳1中并落到倾斜镜阵列(DMD)2上。图像投影所需的光线部分LP通过本发明设置的、可摆动的偏转镜和投影物镜5进入投影面，在图1中只能看见偏转镜支架3和用弹簧钢制成的、用来把偏转镜支架3固定在外壳1上的固定卡子4。
图2表示偏转镜6的整个支架系统和运动系统的分解图，图中从固定卡子4开始画出了压电外壳7。压电外壳7用来安装两个压电执行器8和9以及用来支承偏转镜6。在偏转镜6和压电外壳7之间附加一块用海绵状橡胶制成的减震板10。压电外壳7与偏转镜6和减震板10一起集成在偏转镜支座的框架3中。为了偏转镜6在压电外壳7上的位置固定，在压电执行器8和9的方向内设置了四个止挡圆柱体11。整个偏转镜支座通过固定卡子4和一个泡沫橡胶圈12固定在外壳1上。
图3表示从要把投影光路LP传递到投影平面的方向看去的偏转镜6的支座3。弹簧卡子13和14用于偏转镜支座的框架3在外壳1内的位置固定。
为了详细说明可摆动的偏转镜6的支座结构和作用原理，在图4和5中分别画出了偏转镜支座的剖面图。图4所示的图3视图中的剖面B-B，表示偏转镜6、减震板10以及压电外壳3在框架3内的详细定位。
在图5中，图4视图的剖面A-A表示压电执行器8和9的位置。为了使摆动正确地传递到偏转镜6上，压电执行器8和9安装在浇注小槽15和16内，并通过调节元件17和18使其位置对准偏转镜6加以固定。浇注小槽15和16在压电执行器8和9安装后用一种双组分粘接剂填充。通过压电执行器8和9的移动把具有几微米冲程的摆动传递到偏转镜6，于是该偏转镜便围绕一根轴进行运动，该轴在本实施例中相当于图3的剖面轴B-B(倾斜轴K)，这种运动导致图像抹去，所以在具有倾斜镜对角线水平和垂直位置的偏转镜布置的情况下，观察者不再看见像素的倾斜轮廓。
                    附图标记一览表
1         外壳
2         倾斜镜阵列(DMD)
3         框架
4         固定卡子
5         投影物镜
6         偏转镜
7         压电外壳
8，9      压电执行器
10        减震板
11        止挡圆柱体
12        泡沫橡胶圈
13，14    弹簧卡子
15，16    浇注小槽
17，18    调节元件
LB       照明光路
LP       投影光路
K         倾斜轴

Claims (7)

1.一种成像装置，优选用于电视机或按背面投影或正面投影原理工作的投影机，包括一个照明器、一个彩色调制器、一个带有倾斜镜(DMD)(2)的成像元件以及一个投影物镜(5)，其中从照明单元发出的光线部分(LB)被(DMD)(2)反射，而用来进行图像合成的光线部分(LP)则通过投影物镜(5)进入投影平面，其特征为，在投影光路(LP)中设置了一个可围绕倾斜轴(K)摆动的偏转镜(6)，该偏转镜与用来引入摆动的驱动元件(8、9)连接。
2.按权利要求1的成像装置，其特征为，围绕倾斜轴(K)的偏转镜(6)的振幅为几微米的范围。
3.按权利要求1和2的成像装置，其特征为，偏转镜支座与至少一个产生振动的压电执行器(8、9)耦联。
4.按权利要求1和2的成像装置，其特征为，驱动元件由一个铁磁性的偏转镜支座组成，该偏转镜支座与一个产生磁场的循环磁化单元连接，其中偏转镜(6)这样固定在该支座上，使通过循环磁化引起的该支座的长度变化(磁致伸缩)导致该偏转镜(6)围绕该倾斜轴摆动。
5.按权利要求1和2的成像装置，其特征为，该偏转镜支座与一个布置在两个反向绕制的线圈之间的可摆动的衔铁这样连接，使该衔铁的振动可传递到偏转镜(6)上。
6.按权利要求1和2的成像装置，其特征为，为了把振动传递到偏转镜(6)，该偏转镜支座耦联在一个动态电容器上。
7.按权利要求1和2的成像装置，其特征为，该偏转镜支座布置在一个设计成弯曲板的压力传感器单元上，该压力传感器单元按压电技术的原理可通过电脉冲产生振动。
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