CN1667494A

CN1667494A - 图像显示装置

Info

Publication number: CN1667494A
Application number: CN 200410008029
Authority: CN
Inventors: 李政光; 王志远
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-14

Abstract

本发明提供一种可回收再利用关状态光以提高亮度的图像显示装置，该装置包括：光源、空间光调制组件、内部全反射棱镜、投影透镜组及反射组件。空间光调制组件供选择性地调制光源所提供的光线沿一第一路径行进而形成一第一路径光线，或沿一第二路径行进而形成一第二路径光线。内部全反射棱镜位于光源与空间光调制组件之间，供光线以一第一方向通过内部全反射棱镜后，入射空间光调制组件。投影透镜组位于空间光调制组件与一显示屏之间，供投影第一路径光线于显示屏形成图像。反射组件供反射第二路径光线，而形成一反射光线以一第二方向入射内部全反射棱镜，且被反射形成一回收光线。回收光线以第一方向入射空间光调制组件。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明关于一种图像显示装置，尤其是关于一种可回收再利用关闭状态光的图像显示装置。

背景技术

随着工商活动、互动教学发展，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)，或如一般熟知的数字微反射镜组件(digitalmicromirror device，DMD)。数字微反射镜组件包括许多矩阵式排列的微反射镜，且经由控制其倾斜角度，每一个微反射镜可以形成两种状态，如开状态(ON state)及闭状态(OFF state)。参考图1，图1是公知技术的方块示意图。当光源10所产生的光经由集光组件20、滤光片30，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是处于开状态，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是处于闭状态，而将光反射到其它地方，进而被吸收组件60吸收掉或被转化为热。

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，其还决定了投影机在明亮的环境下是否能有效的呈现图像。如果投影机的亮度够高，在投影时不需要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。一般而言，灯泡的瓦特数越高，投影机的亮度就越高。然而，若为提高投影机的亮度，而仅加大灯泡的瓦特数，并不能提高投影机的整体品质。因为灯泡的瓦特数越高，就会产生越高的热能，投影机就需要较大的散热机制，如加大风扇。当散热风扇越大，所产生的噪音也就相对地加大。而投影机的体积也必须同时加大。因而，提高灯泡的瓦特数，以提高投影机的亮度，必须在其它方面作牺牲。

因此有必要提供一种可有效地提高亮度又不会增加热能的图像显示装置。

发明内容

本发明的一方面在于提供一种可回收再利用关闭状态光的图像显示装置，以提高图像亮度及对比。本发明的图像显示装置是利用在关闭状态光的路径上设置至少一个反射组件，以将关闭状态的光导入一内部全反射棱镜(Total Internal Reflection prism，TIR prism)，再循环利用系统的光路径，将关闭状态光加以利用。

作为一实施例，本发明提供一种图像显示装置，该图像显示装置包括：光源、空间光调制组件(spatial light modulator)、内部全反射棱镜(total internalreflection prism)、投影透镜组(projection lens set)以及反射组件。空间光调制组件供选择性地调制光源所提供的光线沿一第一路径行进而形成一第一路径光线，或沿一第二路径行进而形成一第二路径光线。内部全反射棱镜位于光源与空间光调制组件之间，供光线以一第一方向通过内部全反射棱镜后，入射空间光调制组件。投影透镜组位于空间光调制组件与一显示屏之间，供投影第一路径光线于显示屏形成图像。反射组件供反射第二路径光线，而形成一反射光线，该反射光线以一第二方向入射内部全反射棱镜，且被反射形成一回收光线。回收光线以第一方向入射空间光调制组件。

本发明的图像显示装置还包括一滤光片(filter)，该滤光片位于内部全反射棱镜与空间光调制组件之间，供过滤光线(如光源提供的光线或回收光线。此外，本发明的图像显示装置还包括一光导管(light pipe)，供处理光线的分布。在此实施例中，内部全反射棱镜是较佳设置于光源与滤光片之间，且可选择性地位于光导管之前或之后。

附图说明

图1显示一公知技术的图像显示装置示意方块图；

图2显示本发明一实施例的图像显示装置；以及

图3显示本发明另一实施例的图像显示装置。

附图符号说明：

10光源20集光组件

30滤光片40数字微反射镜片

50显示屏60吸收组件

70控制组件

200图像显示装置

201第一路径202第二路径

210光源211第一方向

212第二方向220空间光调制组件

230内部全反射棱镜240投影透镜组

250反射组件260滤光片

270光导管280显示屏

300图像显示装置

301第一路径302第二路径

310光源311第一方向

312第二方向320空间光调制组件

330内部全反射棱镜340投影透镜组

350反射组件360滤光片

370光导管380显示屏

具体实施方式

能更容易了解本发明的优点与目的，以下通过附图将典型的实施例加以更详细地描述。这些附图仅叙述本发明典型的实施例，并非限制其范围。利用以下附图，将描述并解释本发明的特性及细节。

本发明提供一种图像显示装置，其可回收再利用关闭状态光，以提高图像亮度及对比。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并结合图2至图3。

参考图2，为一实施例，本发明提供一种图像显示装置200，该图像显示装置包括：一光源210、一空间光调制组件220、一内部全反射棱镜230、一投影透镜组240及一反射组件250。空间光调制组件220供选择性地调制由光源210提供的光线沿一第一路径201行进而形成一第一路径光线，或沿一第二路径202行进而形成一第二路径光线。空间光调制组件220可为一微反射镜，如数字光处理技术中的数字微反射镜组件(digital micromirrordevice，DMD)，其利用调整反射镜面的角度，可形成两种状态，如开及关状态(ON and OFF states)，以选择性地将入射光调制到两种不同的路径。举例而言，当空间光调制组件220为开状态(ON state)时，将光线沿第一路径201反射，而形成第一路径光线；当空间光调制组件220为关闭状态(OFF state)时，将光线沿第二路径202反射，而形成第二路径光线。

内部全反射棱镜230位于光源210与空间光调制组件220之间，供光线以一第一方向211通过内部全反射棱镜230后，入射空间光调制组件220。投影透镜组240位于空间光调制组件220与一显示屏280之间，供投影第一路径光线于显示屏280，以形成图像。反射组件250可为一凹面镜(concavemirror)但不以此限，其供反射第二路径光线，以形成一反射光线。反射光线以一第二方向212入射内部全反射棱镜230，而被反射形成一回收光线。回收光线以第一方向211入射空间光调制组件220。

本发明的图像显示装置200还包括一滤光片(filter)260，该滤光片位于内部全反射棱镜230与空间光调制组件220之间，供过滤光线，如光源所提供的光线或回收光线。此外，本发明的图像显示装置200还包括一光导管270(light pipe)，该光导管供处理光线之一分布。在此需注意，内部全反射棱镜230较佳设置于光源210与滤光片260之间，且可选择性地位于光导管270之前或之后。

以下将举例说明当内部全反射棱镜230设置于光导管270之后的实施方式。参考图2，光源210提供光线经光导管270不断反射达到预定的光线分布，然后以第一方向211通过内部全反射棱镜230。通过内部全反射棱镜230的光线再经过滤光片260的作用，将光线选择性的过滤成色彩的三原色(如红、绿、蓝或白)，再入射至空间光调制组件220。空间光调制组件220依据图像讯号改变微反射镜的角度，选择性的将光线调制成第一路径光线及第二路径光线。亦即，当空间光调制组件220为关闭状态时，将光线沿第二路径202反射成第二路径光且行进至反射组件250。反射组件250再将第二路径光反射，且以第二方向212入射至内部全反射棱镜230成为回收光线。回收光线以第一方向211再经过滤光片260入射空间光调制组件220。亦即，内部全反射棱镜230具有从不同方向入射光线，由同一方向射出的特性。如此一来，可使得回收光线与光源210后续所发出的光线一同经过滤光片260的作用，入射空间光调制组件220。当空间光调制组件220为开状态时，即可将光源210所发出的光线加上回收光线一起调制为第一路径光，经投影透镜组240的聚焦放大，在显示屏280形成图像。换句话说，本发明的图像显示装置是循环利用系统的光路径，将关闭状态光加以回收再利用，以提高图像的亮度及对比。

参考图3，为另一实施例，本发明提供一种图像显示装置300，其组件与图2的实施例相似，不同之处在于内部全反射棱镜330是设置于光源310与光导管370之间。如图3所示，光源310提供光线以第一方向311通过内部全反射棱镜330，再经光导管370不断反射达到预定的光线分布。通过光导管370的光线再经过滤光片360的作用，将光线选择性的过滤成色彩的三原色(如红、绿、蓝或白)，再入射至空间光调制组件320。空间光调制组件320依据图像讯号改变微反射镜的角度，选择性的将光线调制成第一路径光线及第二路径光线。亦即，当空间光调制组件320为关闭状态时，将光线沿第二路径302反射成第二路径光，且行进至反射组件350。反射组件350再将第二路径光反射，且以第二方向312入射至内部全反射棱镜330，且沿第一方向311反射而成为回收光线。回收光线再经光导管370不断反射达到预定的光线分布，经过滤光片360入射空间光调制组件320。当空间光调制组件320为开状态时，即可将光源310所发出的光线加上回收光线一起调制为第一路径光，经投影透镜组340的聚焦放大，在显示屏380形成图像。在此需注意，本实施例的图像显示装置300中，内部全反射棱镜330设置于光导管370之前，使得回收光线与光源310后续所发出的光线一同经过光导管370的反射，其所达到的光线分布将更加均匀。

本发明的优点之一为利用内部全反射棱镜配合光路的设计，不仅是回收关闭状态光提高亮度、增加对比，还可以降低关闭状态光在公知技术中所转化的热能，有助于投影距离限制的放宽及大尺寸显示屏的投影。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包括在申请专利的权利要求书范围内。

Claims

1.一种图像显示装置，包括：

一提供光线的光源；

一空间光调制组件，该空间光调制组件供选择性地调制该光线沿一第一路径行进而形成一第一路径光线，或沿一第二路径行进而形成一第二路径光线；

一内部全反射棱镜，该内部全反射棱镜位于该光源与该空间光调制组件之间，供该光线以一第一方向通过该内部全反射棱镜后，入射该空间光调制组件；

一投影透镜组，该投影透镜组位于该空间光调制组件与一显示屏之间，供投影该第一路径光线于该显示屏形成一第一图像；以及

一反射组件，该反射组件反射该第二路径光线，而形成一反射光线；

其中该反射光线以一第二方向入射该内部全反射棱镜，而被反射形成一回收光线；该回收光线以该第一方向入射该空间光调制组件。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：该反射组件为一凹面镜。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：该空间光调制组件为一微反射镜。

4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：还包括一滤光片，该滤光片位于该内部全反射棱镜与该空间光调制组件之间，供过滤该光线与该回收光线。

5.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：还包括一光导管，该光导管位于该光源与该内部全反射棱镜之间，供处理该光线之一分布。

6.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：还包括一光导管，该光导管位于该内部全反射棱镜与该滤光片之间，供处理该光线与该回收光线之一分布。