CN1811522A

CN1811522A - 投射型影像显示设备的光学系统

Info

Publication number: CN1811522A
Application number: CN 200510045775
Authority: CN
Inventors: 李喆
Original assignee: LG Electronics Shenyang Inc
Current assignee: LG Electronics Shenyang Inc
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-08-02

Abstract

本发明涉及一种投射型影像显示设备的光学系统，特别是一种改进的三棱镜用于投射型影像显示设备的光学系统。由光源射入的光线全部向DMD元件内的微型反射镜组方向反射用的第1全反射面的第1三棱镜；接在上述第1全反射面的下部而配置的第2三棱镜；接在上述第1全反射面的上部，并与上述第2三棱镜的一个面相接而配置的第3三棱镜；与上述第3三棱镜相接的上述第2三棱镜的一个面是当DMD元件在水平状态下，由微型反射镜组反射后向上述投射镜方向射入的光线进行全反射用的第2全反射面组成。本发明是当DMD元件在水平状态时，可以防止从微型反射镜组反射出的一部分光投射到投射镜。投射到屏幕的黑色影像更黑了，所以提高影像的对比度。

Description

投射型影像显示设备的光学系统

技术领域

本发明涉及一种投射型影像显示设备的光学系统，特别是一种改进的三棱镜用于投射型影像显示设备的光学系统。

背景技术

近年来，随着信息网络的不断发展，显示大型画面影像的影像显示设备的需要也在不断的增加。

因此，作为显示大型画面的影像显示设备的投射型影像设备，在其中利用DMD(数字微镜器件)元件的DLP(数码光路处理器)投影机，日渐受到青睐。

上述的元件是由美国德州仪器公司独家开发的，是在其内部装有130万个的微型反射镜集成元件，上述的数字微镜器件(DMD)应答个别的数字控制信号，把从外部射入的光线进行反射，在画面上显示影像。

图1是表示传统的数码光路处理器投影机结构的构成示意图。

参照图1，由光源10发射的白色光，靠按规定转动频率转动的色环(COLOR WHEEL)，按一定的时间分离成为R、G、B(红、绿、蓝)色投射到三棱镜14。此时，射入的光线在上述的三棱镜14上全反射之后，投射到具有上述DMD(数字微镜器件)元件的微型反射镜组15上。此外，射入的光线，按上述的数字微镜器件的倾斜角度，反射到投射镜20上，然后，在屏幕22上显示或者投射到光吸收体(图上未示出)或到空气之中消失。

上述的微型反射镜组15的角度是，随DMD(数字微镜器件)驱动部18射入的ON、OFF、FLAT(开、关、水平)等信号来进行控制的，由此决定反射光的行进路径。如在上述的微型反射镜组15上，有信号ON(开)时，向左侧偏离12°(+12)，有信号OFF(关)时，向右偏离12°(-12)，当FLAT(水平)时，维持水平状态(0°)。而需要FLAT(水平)的理由是为了维持上述的DMD(数字微镜器件)的元件16的正常动作，在每设定的频率上进行一次更新时，在DMD(数字微镜器件)的元件16内的所有微型反射镜组15都在维持水平状态(0°)。

微型反射镜组15在ON(开)状态之时，经反射的光线通过投射镜20投影到屏幕上，而在OFF或FLAT状态之时，经反射的光线投射到光吸收体或者空气之中，不会投射到屏幕上。

但是，在传统的DLP(数码光路处理器)投影机上，DMD(数字微镜器件)元件在FLAT(水平)状态之下，有一部分光线投射到投射镜20上，从而造成影像的对比度降低。

图2是表示传统的数码光路处理器投影机的光学系统中的光线路径示意图。

参照图2，适于DLP(数码光路处理器)投影机的传统三棱镜14是包括将通过色环射入的光线向微型反射镜组15方向全部进行反射的全反射面14c；第1三棱镜14a；连接在全反射面14c上的第2三棱镜14b组成。

此时，上述第1三棱镜14a和上述第2三棱镜14b之间放置很薄的共极d，也就是说，形成一个间隙。上述的全反射是靠上述第1三棱镜和共极d折射率之差而产生的。

以下是DMD(数字微镜器件)元件在ON(开)、OFF(闭)、FLAT(水平)状态之下，对光线的路径进行详细的说明。

首先，如图2(a)是表示DMD(数字微镜器件)元件，在ON(开)状态之下的光线路径示意图。正如图示的那样，上述微型反射镜组15倾斜+12°，经过在上述第1三棱镜14a上反射后射入的光线，在上述微型反射镜组15上再次反射之后，经过上述第1三棱镜14a和上述第2三棱镜14b射到投射镜20上。

图2(b)是表示DMD(数字微镜器件)元件，在OFF(关)状态之下的光线路径示意图。正如图示的那样，上述微型反射镜组15倾斜-12°，经过在上述第1三棱镜14a上反射后射入的光线，在上述微型反射镜组15上再次反射之后，射到光吸收体或者到空气之中。此时，因为没有通过投射镜20射出的光线，因此在屏幕之上只显示黑色影像。

图2(c)是表示DMD(数字微镜器件)元件，在FLAT(水平)状态之下的光线路径示意图。正如图示的那样，上述微型反射镜组15是在水平(0°)状态，经过在上述第1三棱镜14a上反射后射入的光线之中的一部分50，在上述微型反射镜组15上再次反射之后，射到光吸收体(图中未示出)或者到空气之中。而另外一部分51是射到投射镜20而投影到屏幕。

DMD(数字微镜器件)元件，在FLAT(水平)状态之下，在屏幕上应该显示黑色画面，而在图2(c)所示的那样，在微型反射镜组15上反射的光线之中的一部分51，通过投射镜20投影到屏幕，使黑色画面亮起来了，这就是降低影像对比度的原因。

因此，DMD(数字微镜器件)元件，在FLAT(水平)状态之下，如果能消除通过投射镜20射出的光线的话，就能获得更黑的黑色影像，从而就能提高影像的对比度。

发明内容

本发明是为了解决上述传统技术的诸项问题而提出来的，其目的是提供一个数字微镜器件元件，在水平状态下，能消除通过投射镜射出的光线的投射型影像显示设备的光学系统。

还有，本发明的另一个目的是数字微镜器件元件，在水平状态之下，消除通过投射镜射出的光线，而获得更黑的黑色影像，由此提高在屏幕上显示的影像对比度。

为了实现上述目的本发明解决技术问题的技术方案是：包括光源、三棱镜、数字微镜器件元件，其特征是由光源射入的光线全部向数字微镜器件元件内的微型反射镜组方向反射用的第1全反射面的第1三棱镜；接在上述第1全反射面的下部而配置的第2三棱镜；接在上述第1全反射面的上部，并与上述第2三棱镜的一个面相接而配置的第3三棱镜；与上述第3三棱镜相接的上述第2三棱镜的一个面是当数字微镜器件元件在水平状态下，由微型反射镜组反射后向上述投射镜方向射入的光线进行全反射用的第2全反射面组成。

所述的第2全反射面是当数字微镜器件元件在开状态下，从上述微型反射镜组反射出的光线，向投射镜方向射入的光线进行投射。

所述的光源和第1三棱镜之间，把从光源射出的白色光分离成红色、绿色、蓝色的色环。

本发明与现有技术相比，本发明是当数字微镜器件元件在水平状态时，可以防止从微型反射镜组反射出的一部分光投射到投射镜。从而，当数字微镜器件元件在水平状态时，投射到屏幕的黑色影像更黑了，所以，提高影像的对比度。

附图说明

图1是表示传统的数码光路处理器投影机结构的构成示意图。

图3是表示本发明实施例的投射型影像显示设备用三棱镜的结构及光线路径示意图。

图面主要部分的符号说明：

15：微型反射镜组； 20：投射镜；

22：屏幕； 30：三棱镜；

30a：第1三棱镜； 30b：第2三棱镜；

30c：第3三棱镜 31a：第1全反射面；

31b：第2全反射面。

具体实施方式

现在参照附图，进一步详细说明本发明的实施例。

参照图3进行说明，上述三棱镜30是包括通过色环射入的光线进行全反射的第1全反射面31a的第1三棱镜30a；接在第1全反射面31a的下部而配置的第2三棱镜30b；接在第1全反射面31a的上部并与接上述第2三棱镜30b的一个面相接而配置的第3三棱镜30c；与上述第3三棱镜30c相接的上述第2三棱镜30b的一个面上是当DMD(数字微镜器件)元件在FLAT(水平)状态之下，由微型反射镜组反射的光，进行全反射用的第2全反射面31b。

因此，第1三棱镜30a和第2三棱镜30b及第3三棱镜30c之间的间隙d1；在第2三棱镜30b和第3三棱镜30c之间的间隙d2，它们是共极的，也就是说，在第1全反射面31a、第2全反射面31b上产生的全反射是靠第1三棱镜、第2三棱镜及上述共极的折射率之差而产生的。

还有，上述的第2全反射面31b是设计成在上述DMD(数字微镜器件)元件在ON(开)状态下，把从上述微型反射镜组15反射后的光线，全部射向投射镜20的方向，而DMD(数字微镜器件)元件在FLAT(水平)状态下，能对从上述微型反射镜组15反射的光线，进行全反射的倾斜角。

另外，上述第2三棱镜30b和第3三棱镜30c合成的形状呈三角形，在这个三角形中与投射镜相对的面要保持与第1三棱镜30a的底面平行为宜。

如图3(a)是表示DMD(数字微镜器件)元件在ON(开)状态下的光线路径图。如图所示，通过第1三棱镜30a入射的光线，经第1全反射面31a全反射之后，射入到微型反射镜组15。因为DMD(数字微镜器件)元件是在ON(开)的状态，上述微型反射镜组15把倾斜+12°状态，射入的光线向投射镜20再次进行反射。而上述再次反射的光线，经过上述的第1三棱镜30a、第2三棱镜30b及第3三棱镜30c投射到上述的投射镜20那里。此时，上述的再次反射的光线，在第2全反射面31b上没有全反射就投过去了。

图3(b)是表示DMD(数字微镜器件)元件在FLAT(水平)状态下的光线路径的图。如图所示，通过第1三棱镜30a入射的光线，在第1全反射面31a全反射之后，射入到微型反射镜组15。因为DMD(数字微镜器件)元件在FLAT(水平)状态，上述微型反射镜组15是以水平0°状态射入的光线再次进行反射。上述再次反射光线中的一部分60再次经过上述的第1三棱镜30a和第2三棱镜30b，投向光吸收体(图中未示出)或者空气之中，上述再次反射的光线中，向投射镜20方向的一部分61在上述第2全反射面31b上进行全反射之后，投向第2三棱镜30b的右侧面方向投到空气之中。

因此，DMD(数字微镜器件)元件在FLAT(水平)状态之下，可以挡住投向投射镜20方向的一部分光线。

另外，在本实施例子中，DMD(数字微镜器件)元件在OFF(关)状态之下(既微型反射镜组的角度为-12°)，与传统的情况相同，全部都是脱离投射镜20的方向射出，对此，在这里就省略了。

一方面，在本发明的实施例子中，只举了利用一个DMD(数字微镜器件)元件的判断式DLP(数码光路处理器)在投影机的光学系统上所采用三棱镜的例子，而在本发明中，所提示的三棱镜的结构是可以利用三个DMD(数字微镜器件)元件的判断式DLP(数码光路处理器)在投影机的光学系统上使用的。

通常情况下，在三个判断式DLP(数码光路处理器)投影机的光学系统上是采用光线的射入/射出的三棱镜及彩色分离/合成的三棱镜和三个DMD(数字微镜器件)元件，由光源射入的白色光，由射入/射出的三棱镜，反射到彩色分离/合成的三棱镜之后，再在上述彩色分离/合成的三棱镜上分成3色光既红色、绿色、蓝色，而后，在上述的三个DMD(数字微镜器件)元件上各自进行数字化处理之后，再经过上述的射入/射出的三棱镜投射到投射镜，最后投射到屏幕之上。

在此，作为上述光线射入/射出用三棱镜，用在本发明所示的三棱镜结构时，上述的三个DMD(数字微镜器件)元件在FLAT(水平)状态之下，就可以防止射到投射镜20的一部分光线。

如果是这个方面的行家的话，对本发明所提示的三棱镜的结构可以用在三个判断式DLP(数码光路处理器)投影机的光学系统上的问题是很容易理解。

以上在以本发明实施例子为中心进行了观察就可以知道，只要你是本行业的行家，在不超出本发明的思想范围，进行改进和变更是完全可以的。也就是说，本发明在专利申请的范围内，进行变动是可以的，所以，不要受上述实施例子的限制。

Claims

1、一种投射型影像显示设备的光学系统，包括光源、三棱镜、数字微镜器件元件，其特征是由光源射入的光线全部向数字微镜器件元件内的微型反射镜组方向反射用的第1全反射面的第1三棱镜；接在上述第1全反射面的下部而配置的第2三棱镜；接在上述第1全反射面的上部，并与上述第2三棱镜的一个面相接而配置的第3三棱镜；与上述第3三棱镜相接的上述第2三棱镜的一个面是当数字微镜器件元件在水平状态下，由微型反射镜组反射后向上述投射镜方向射入的光线进行全反射用的第2全反射面组成。

2、根据权利要求1所述的投射型影像显示设备的光学系统，其特征在于上述的第2全反射面是当数字微镜器件元件在开状态下，从上述微型反射镜组反射出的光线，向投射镜方向射入的光线进行投射。

3、根据权利要求1所述的投射型影像显示设备的光学系统，其特征在于上述的光源和第1三棱镜之间，把从光源射出的白色光分离成红色、绿色、蓝色的色环。