CN1883208A

CN1883208A - 具有轴平行的微反射镜和光源的投影机

Info

Publication number: CN1883208A
Application number: CNA2004800341975A
Authority: CN
Inventors: D·E·斯罗博丁
Original assignee: Infocus Corp
Current assignee: Infocus Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: EP1668916A1; US6899436B2; CN1883208B; WO2005036888A1; US20050062944A1; JP2007507003A

Abstract

使用具有设置在第一平面上的倾斜轴的至少一个微反射镜和设置在光源轴上的多个光源来构成投影机，其中所述光源轴设置在第二平面上并且平行于所述倾斜轴。

Description

具有轴平行的微反射镜和光源的投影机

背景技术

在历史上，曾经使用高强度放电灯设计投影系统的投影机。这些现有技术的投影机/投影系统具有许多的缺点。例如，所述的灯通常具有相对较短的使用寿命并且在使用的初始阶段之后亮度下降。另外，在最初接通投影机/系统时，存在有明显的等待灯加热的时期。在那个时期，或者未获得图像或者获得的图像质量很差。另外，通常需要有效的冷却装置来消散运转期间所产生的热量。

结果，曾经有许多关注集中在使用固态光源开发和大批量制造投影机和投影系统上。这样的机器/系统通常或者不具有或者略微具有上述的缺点。固态光源的实例包括但不限于发光二极管(LED)、激光二极管等等。

图1说明典型的基于固态光源和微反射镜光阀的投影系统结构的平面视图。平面视图可以是投影系统的顶视图或侧视图。正如所说明的，基于固态光源的投影系统100包括多个原色固态光源，比如分别发射红(R)、绿(G)和蓝(B)光的LED 102-106。以相互垂直的方式布置LED 102-106，它们分别被设置在棱镜或二向色组合器108的3个侧面上。棱镜或二分色组合器108被用来组合由LED 102-106发射的光。另外，光学积分器110被置于光路中以增强组合的光。反射镜112被用来将增强的光反射到微反射镜装置114上。

微反射镜装置114包括多个微反射镜，这些微反射镜可以被单独倾斜至“接通”或“断开”位置以此选择性地将由反射镜112反射的增强的光再反射使其或朝向放映镜头116(“接通”)或离开放映镜头16(“断开”)。结果，可以利用与像素相对应的每个微反射镜以及通过选择性地控制它们的位置来放映图像或图像序列(包括构成电影的图像序列)。

虽然图1的结构运转良好，但是仍期望在减少成本和/或提高下一代投影机和投影系统的可靠性方面得以进一步改进。

附图说明

将通过附图对本发明的实施例进行描述，其中相同的标记表示相同的元件，并且其中：

图1说明典型的、现有技术的、基于固态光源的投影机/系统的平面视图；

图2说明依照本发明一个实施例的投影机/系统的平面视图；

图3说明包括其倾斜轴和接通/断开位置的微反射镜的正视图；

图4a-4b说明依照一个实施例的微反射镜的两个对角端视图；

图5说明图2的光源和微反射镜的透视图，包括它们的几何关系；以及

图6说明依照一个实施例的示范的投影系统。

具体实施方式

本发明的实施例包括但不限于具有轴平行的微反射镜及光源的投影机和投影系统。

在下面的说明中，将描述本发明实施例的各个方面。然而，对本领域的技术人员来说，显而易见的是，仅利用所描述方面的某些或者全部可实施其他实施例。出于解释的目的，陈述特定数字、材料和配置以便提供对实施例的全面理解。然而，对本领域的技术人员来说，显而易见的是，没有这些特定细节也可以实施其他实施例。在其他情况下，为了使本说明更清楚，公知的特征被省略或简化。

将以最有助于理解实施例的方式、按照多个独立的操作依次描述各种操作，然而，描述的顺序不应当被认为是暗示这些操作是必然相关的顺序。具体地说，不必以所提供的顺序实施这些操作。

短语“在一个实施例中”被重复使用。该短语通常不是指同一个实施例，然而它也可以指同一个实施例。术语“包含”、“具有”和“包括”是同义的，除非上下文另外规定。

首先参见图2，其中说明依照本发明一个实施例的投影机(其可以是投影系统的一部分)200的平面视图。与图1相似，平面视图可以是投影机/系统200的顶视图或侧视图。正如所说明的，对于该实施例，投影机/系统200包括如图所示彼此光耦合的光源208、微反射镜装置214以及放映镜头216。

正如图3(其为在与图2的平面垂直的平面上的微反射镜装置214的平面视图)所进一步详细说明的，微反射镜装置214包括多个微反射镜302。具体地说，每个微反射镜302具有倾斜轴304，在倾斜轴上，微反射镜可在一个或多个方向上倾斜，以此允许微反射镜302呈现至少两个位置。在一个位置上，微反射镜302反射光使其朝向放映镜头216。在这个位置上，一般认为微反射镜302处于“接通”位置。在另一个位置上，微反射镜302反射光使其离开放映镜头216。在这个另外的位置上，一般认为微反射镜302处于“断开”位置。

再次参见图2，因此，选择性地由光源208发射的光可通过微反射镜装置214的微反射镜302被有选择地反射使其朝向放映镜头216，用于放映图像或图像序列(包括构成电影的图像序列)。

在各个实施例中，每个微反射镜302可对应于图像的像素。

仍然参见图2，对于该实施例，光源202-206优选地为固态光源，如发光二极管(LED)、激光二极管或其他类似的发光元件。此外，光源202-206可以是原色光源。在各个实施例中，原色光源208分别包含红色(R)光源204、绿色(G)光源206和蓝色(B)光源208中的至少一个。利用其他原色可实施替代的实施例。

正如在图4a-4b(其为微反射镜302的对角端视图)中进一步说明的，通常，在“接通”和“断开”位置之间的倾斜量约为14度。对于图4a-4b中所说明的实施例，微反射镜302以两个方向倾斜。然而，如较早所描述的，在替代的实施例中，微反射镜302只能以一个方向倾斜。

再次回头参见图2，沿着称为光源轴的轴212布置由构成光源202-206组成的光源208。

正如在图5(其为微反射镜装置214和光源208的透视图)中进一步说明的，其上设置有光源202-206的光源轴212有利地平行于倾斜轴304a-304g。

正如所说明的，借助于x和z轴分别与“底”边502和“右”边504一致、原点与微反射镜装置214的“右下”角510一致的坐标系统，可以认为对角微反射镜的倾斜轴304d与设置在y＝0的平面上，包括点(a、0、0)和点(0、0、c)的线一致。从几何学的角度讲，可以由y＝0时的方程z＝-(c/a)*x+c来表征该条线。

使用相同的坐标系统，可认为光源轴212与设置在y＝b的平面上，包括点(-a、b、0)和点(0、b、0)的线一致。从几何学的角度讲，可以由y＝b时的方程z＝-(c/a)*x来表征该条线。

因此，倾斜轴304d和光源轴212相互平行。同样地，因为倾斜轴304a-304c和304e-304g平行于倾斜轴304d，因此这些倾斜轴304a-304c和304e-304g与光源轴212也是互相平行的。

考虑到所述几何方式，每个微反射镜302倾斜以便反射光使其朝向或离开镜头212，相对于其他轴配置，“平行的”光源轴212有利地提供了“最大的”或“最灵活的”几何范围，以适应光源202-206中的多个光源。

另外，在各个实施例中，光源208被设计成以在平行于倾斜轴304的方向上扩展的照射锥角照明。变形照明使得能够在没有对比度损失的情况下增强亮度。

因此，在如此设置时，多个光源202-206(尤其是固态实施例)可以用来构成提供想要的变形照明的光源208。又可以在既无需使用棱镜/二分色组合器也无需使用光学积分器的情况下构成投影机/系统200。结果，如此构成的投影机/系统200可能更紧凑、成本效益更高以及在没有对比度损失的情况下更亮。

仍然参见图5，除了互相平行，使得“接通”状态的朝向是穿过放映镜头的之外，对于该实施例来说，光源轴212被“偏置”到微反射镜装置214的一侧。换句话说，光源204-208以某一角度或非垂直的方式投射到微反射镜装置214的微反射镜302上。虽然为了易于理解，仅仅图解说明一个偏移位置(按照图5的坐标系统，在-x方向上有偏移(在+/-z方向无任何偏移))，但是可以实施在其他方向上偏移光源轴212的替代的实施例。这些其他方向可以包括但不限于在-x方向的偏移同时伴有在+/-z方向上的偏移，或者是在+x方向上的偏移并同时伴有或没有+/-z方向上的偏移。

再次参见图3和5，虽然为了易于理解，对于每个微反射镜装置214，仅仅示出16个微反射镜，但是，实际上，微反射镜装置214通常包括更多的微反射镜。例如，微反射镜装置214的各个实施例可以包括多达1,024个微反射镜。

另外，虽然为了易于理解，仅仅图解说明和描述了倾斜轴304的对角形式，但是，实际上，微反射镜302可以在水平轴或垂直轴上倾斜。在前者的情况下，水平轴沿着微反射镜302的中心部分水平移动(将微反射镜302分成两个基本上相等的部分，即“上”部和“下”部)。相应地，光源轴212将是平行的“水平”轴。

在后者的情况下，垂直轴沿着微反射镜302的中心部分垂直移动(将微反射镜302分成两个基本上相等的部分，即“左”部和“右”部)。相应地，光源轴212将是平行的“垂直”轴。

换句话说，倾斜轴304可以是多种类型的倾斜轴中的任何一种。将利用构成光源208的、相应地设置在基本上平行的轴上的光源202-206来构成投影机/系统200的实施例，以便为适应多种想要的光源202-206提供充裕的空间量和灵活性。

现在参见图1和5，虽然为了易于理解，图解说明了三个光源204-206，但是，可以实施具有沿平行光源轴212布置的更多或较少的光源的替代的实施例。另外，虽然以单原色固态光源(如R、G和BLED/激光二极管)的形式描述了光源204-206，但是，可以实施具有多色固态光源和/或其他原色的光源的替代的实施例。

现在参见图6，图中示出依照本发明实施例的投影系统的框图。如图中所示，投影系统600包括如较早所述的彼此光耦合的微反射镜装置214、光源208和投影镜头216。

另外，如图中所示，投影系统600包括彼此耦合的处理器602和数字输入接口604以及较早所列举的元件。

数字输入接口604便于将要放映的图像的数据以数字形式提供给处理器602。正如较早所描述的，图像可以是图像序列中的图像，具体地说是构成电影的图像序列。处理器602因此又根据所提供的数据来控制光源208和微反射镜装置214的微反射镜302，以此便于通过放映镜头216放映图像。

处理器602和数字I/O接口604代表所述各元件的宽的对应范围。在各个实施例中，处理器602可以是通用微处理器，而在其他实施例中，它可以是特定用途的专用集成电路(ASIC)。同样地，在各个实施例中，数字I/O接口604可以比如是DVI顺应(或兼容)接口(即顺应或依从由DDWG发布的DVI 1.0规格，[DVI＝数字视频接口，而DDWG-数字显示工作组])。

因此，从上述说明中可以看出，已经描述了具有轴平行的微反射镜及光源的投影机和投影系统。虽然已经根据前面的实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员将会认识到，本发明不限于所描述的实施例。在所附权利要求书的精神和范围内，利用修改和变更可实施其他实施例。因此，本说明被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims

1.一种投影机，它包括：

第一微反射镜，它具有设置在第一平面上的第一倾斜轴；

多个光源，它们光耦合到所述第一微反射镜并且沿着设置在第二平面上光源轴布置，其中设置在所述第二平面上的所述光源轴平行于设置在所述第一平面上的所述第一倾斜轴。

2.如权利要求1所述的投影机，其中所述光源以在平行于所述第一倾斜轴的方向上扩展的照射锥角照明。

3.如权利要求1所述的投影机，其中所述光源是包括红色光源、蓝色光源和绿色光源中的至少两种原色光源。

4.如权利要求1所述的投影机，其中所述光源包括至少一个固态光源。

5.如权利要求4所述的投影机，其中所述至少一个固态光源至少包括发光二极管和激光二极管中被选择的一种二极管。

6.如权利要求1所述的投影机，其中所述投影机包括具有多个微反射镜的微反射镜装置，所述多个微反射镜包括所述第一微反射镜和具有相同的所述第一倾斜轴的第二微反射镜。

7.如权利要求1所述的投影机，其中所述投影机包括具有多个微反射镜的微反射镜装置，所述多个微反射镜包括所述第一微反射镜和具有设置在所述第一平面上的第二倾斜轴的第二微反射镜，其中所述光源轴也与所述第二倾斜轴平行。

8.如权利要求1所述的投影机，其中所述光源以非正交角度方式与所述第一微反射镜光耦合。

9.如权利要求1所述的投影机，其中所述光源直接投射到所述第一微反射镜上。

10.如权利要求1所述的投影机，其中所述第一倾斜轴是对角倾斜轴。

11.如权利要求1所述的投影机，其中所述第一倾斜轴是水平倾斜轴和垂直倾斜轴中被选择的一种倾斜轴。

12.一种投影系统，它包括：

放映镜头；

多个微反射镜，它们具有设置在第一平面上的多个平行倾斜轴；以及

多个光源，它们通过所述微反射镜装置光耦合到所述放映镜头并且沿着设置在第二平面上的光源轴布置，其中所述光源轴与所述倾斜轴平行。

13.如权利要求12所述的投影系统，其中所述多个光源以在平行于所述倾斜轴的方向上扩展的照射锥角照明。

14.如权利要求12所述的投影系统，其中所述多个光源包括红色光源、蓝色光源和绿色光源中的至少两种光源。

15.如权利要求12所述的投影系统，其中所述多个光源包括至少一个固态光源。

16.如权利要求12所述的投影系统，其中所述至少一个固态光源至少包括发光二极管和激光二极管中被选择的一种二极管。

17.如权利要求12所述的投影系统，其中所述多个光源以非正交角度方式与所述微反射镜装置光耦合。

18.如权利要求12所述的投影系统，其中所述多个光源直接投射到所述微反射镜上。

19.如权利要求12所述的投影系统，其中所述投影系统还包括：

处理器，它耦合到所述微反射镜和所述光源，以便控制所述微反射镜和所述光源投影图像；以及

数字输入接口，它耦合到所述处理器，以便于将所述图像的像素数据以数字形式输入到所述处理器。

20.如权利要求19所述的投影系统，其中所述投影系统还包括电视调谐器。

21.如权利要求12所述的投影系统，其中所述倾斜轴中的至少一个是对角倾斜轴。

22.如权利要求12所述的投影系统，其中所述第一倾斜轴中的至少一个是水平倾斜轴和垂直倾斜轴中被选择的一种倾斜轴。

23.在投影机中，一种操作方法包括：

控制设置在光源轴上的多个光源以便选择性地发射光，所述光源轴设置在第一平面上；以及

控制光耦合到所述光源的多个微反射镜以便相对于多个倾斜轴选择性地倾斜，从而有选择地反射由所述光源选择性地发射的光。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述控制包括控制所述光源以便以在平行于所述倾斜轴的方向上扩展的照射锥角发射光。

25.如权利要求23所述的方法，其中所述方法还包括

接收关于待投影的图像的数字形式的输入信号；以及

至少部分地根据所述接收的输入信号执行两种所述的控制。