專利名稱：用于回收關(guān)閉狀態(tài)光的圖像顯示裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高亮度的圖像顯示裝置及其提高亮度的方法，特別是涉及一種圖像顯示裝置及方法，此方法通過將關(guān)閉狀態(tài)光回收利用而提高亮度。
背景技術(shù)：
隨著工商活動(dòng)、互動(dòng)教學(xué)的發(fā)展，投影機(jī)已逐漸成為各類型活動(dòng)不可或缺的圖像顯示裝置。而圖像顯示技術(shù)也由較早期的液晶顯示(LCD)，發(fā)展到數(shù)字化光處理(digital light processing，DLP)。
數(shù)字化光處理技術(shù)(DLP)是采用反射光原理，其關(guān)鍵就在于空間光調(diào)制組件(spatial light modulator，SLM)，或在于如一般公知的數(shù)字微反射鏡組件(digital micromirror device，DMD)。數(shù)字微反射鏡組件包含許多矩陣式排列的微反射鏡，并通過控制其傾斜角度，每一微反射鏡可以形成兩種狀態(tài)，例如，開狀態(tài)(ON state)和閉狀態(tài)(OFF state)。參考圖1，圖1是現(xiàn)有技術(shù)的方塊示意圖。當(dāng)光源10所產(chǎn)生的光通過集光組件20、濾光片30，而投射到數(shù)字微反射鏡組件40上時(shí)，控制組件70依據(jù)圖像信號(hào)是明或暗，進(jìn)而決定對(duì)應(yīng)微反射鏡的狀態(tài)。如果是明，則對(duì)應(yīng)的微反射鏡將會(huì)處于開狀態(tài)，而將光反射到顯示屏50上以形成圖像。如果是暗，則對(duì)應(yīng)的微反射鏡將會(huì)處于閉狀態(tài)，而將光反射到其它地方，進(jìn)而被吸收組件60吸收或轉(zhuǎn)化為熱。
亮度、分辨率、重量、燈泡壽命等指標(biāo)決定投影機(jī)的品質(zhì)。投影機(jī)的亮度是指投影機(jī)輸出到屏幕上的光強(qiáng)度，其進(jìn)一步?jīng)Q定了投影機(jī)在明亮的環(huán)境下是否能有效的呈現(xiàn)圖像。如果投影機(jī)的亮度足夠高，則在投影時(shí)不需關(guān)燈就能得到很好的投影圖像。
燈泡是與投影機(jī)的亮度有絕對(duì)關(guān)系的零件。一般地，燈泡的瓦數(shù)越高，投影機(jī)的亮度就越高。然而，若要提高投影機(jī)的亮度，而僅加大燈泡的瓦數(shù)，并不能提高投影機(jī)的整體品質(zhì)。因?yàn)闊襞莸耐邤?shù)越高，就會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，投影機(jī)就需要更大的散熱機(jī)構(gòu)，例如，加大風(fēng)扇。當(dāng)散熱風(fēng)扇被加大時(shí)，所產(chǎn)生的噪音也就相應(yīng)地加大。而投影機(jī)的體積也必須同時(shí)加大。因而，由提高燈泡的瓦數(shù)來提高投影機(jī)的亮度必須在其它方面作出犧牲。
因此要提供一種可有效提高亮度又不會(huì)增加熱量的圖像顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述背景技術(shù)中的描述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種回收關(guān)閉狀態(tài)光的圖像顯示裝置。當(dāng)空間光調(diào)制組件為閉狀態(tài)時(shí)，本發(fā)明利用一反射組件將調(diào)制后的閉狀態(tài)光反射，并且再利用集光組件加以收集。當(dāng)空間光調(diào)制組件為開狀態(tài)時(shí)，可再利用該被回收的閉狀態(tài)光，使其呈像于顯示屏上而增加呈像亮度。
在第一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種圖像顯示裝置，其包含一空間光調(diào)制組件、一反射組件、以及一集光組件?？臻g光調(diào)制組件響應(yīng)一光線，以選擇性地沿著第一路徑調(diào)制光線，而形成第一路徑光線。反射組件用于反射第一路徑光線以形成反射光線。集光組件用于收集并反射該反射光線，以形成回收光線。其中空間光調(diào)制組件沿著第二路徑調(diào)制回收光線，以在顯示屏上形成圖像。
在第二實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種圖像顯示裝置，其包含一光源、一集光組件、一空間光調(diào)制組件以及一反射組件。光源用于提供光線。集光組件具有第一端及第二端，且光線經(jīng)由第一端進(jìn)入而從第二端射出?？臻g光調(diào)制組件選擇性地沿著第一路徑調(diào)制從第二端射出的光線，以形成第一路徑光線。反射組件用于反射第一路徑光線，以形成反射光線，且反射光線在相反方向上沿著原路徑通過空間光調(diào)制組件，并由第二端進(jìn)入集光組件。其中集光組件收集并反射該反射光線，以形成回收光線，進(jìn)而使得空間光調(diào)制組件沿著第二路徑調(diào)制回收光線，以在顯示屏上形成圖像。
本發(fā)明同時(shí)也提供一種回收關(guān)閉狀態(tài)光的顯示圖像的方法。本發(fā)明方法的步驟包含(1)提供一光線；(2)利用一空間光調(diào)制組件，將光線選擇性地調(diào)制到第一路徑上，以形成第一路徑光線；(3)反射第一路徑光線，以形成回收光線；以及(4)利用此空間光調(diào)制組件，沿著第二路徑調(diào)制回收光線，以在顯示屏上形成圖像。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的圖像顯示裝置示意方塊圖；圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像顯示裝置；圖3a示出本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像顯示裝置，并揭示了當(dāng)空間光調(diào)制組件為閉狀態(tài)時(shí)，光通過的路線；圖3b示出本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像顯示裝置，并揭示了反射光線的傳播路徑；圖3c示出第二實(shí)施例的圖像顯示裝置，并揭示了當(dāng)空間光調(diào)制組件為開狀態(tài)時(shí)，回收光線的傳播路徑；圖3d示出第二實(shí)施例的圖像顯示裝置的集光組件的放大圖；圖4示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的功能方塊圖；圖5示出本發(fā)明顯示圖像的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖2，在第一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種圖像顯示裝置200，其包含一空間光調(diào)制組件(spatial light modulator)210、一反射組件220、以及一集光組件(integrator rod)230?？臻g光調(diào)制組件210為數(shù)字微反射鏡組件(digital micromirror device，DMD)，其通過調(diào)整反射面的角度，可形成兩種狀態(tài)，如開和閉狀態(tài)(ON and OFF states)，以選擇性地將入射光調(diào)制到兩種不同的路徑上。當(dāng)空間光調(diào)制組件210為閉狀態(tài)時(shí)，空間光調(diào)制組件210將沿第一路徑A反射入射光201，形成第一路徑光線203。
反射組件220用于反射第一路徑光線203，以形成反射光線205。反射組件220為一平面反射鏡。但是依據(jù)照明的不同，反射組件220也可改為使用球面鏡或非球面鏡。
集光組件230用于收集并反射該反射光線205，以形成一回收光線207。本實(shí)施例的集光組件230為具有第一端232和第二端234的光導(dǎo)管，而光導(dǎo)管230的第一端232進(jìn)一步包括設(shè)置有入射孔的反射面2321。除此之外，光導(dǎo)管230的內(nèi)部為一反射表面。反射光線205由光導(dǎo)管230的第二端234進(jìn)入，由內(nèi)部的反射表面不斷反射到達(dá)第一端232。再由第一端232的反射面2321反射，經(jīng)內(nèi)部反射表面的不斷反射到達(dá)第二端234，且由第二端234射出，以形成回收光線207。其中反射光線205也可經(jīng)空間光調(diào)制組件210調(diào)制，由集光組件的第二端234進(jìn)入集光組件230，并由反射面2321反射，且由第二端234射出，以形成回收光線207，如圖2所示。因此，當(dāng)空間光調(diào)制組件210為開狀態(tài)時(shí)，回收光線207經(jīng)空間光調(diào)制組件210的調(diào)制，沿著第二路徑B，以在顯示屏240上形成圖像。
參考圖3a，在第二實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種圖像顯示裝置300，其包含一光源10、一空間光調(diào)制組件310、一反射組件320、以及一集光組件330。同時(shí)，圖像顯示裝置300在光線的傳播路徑中，還包含多種光學(xué)組件，如濾光片340、聚焦組件350、反射鏡355、全反射鏡(total internalreflector)360、以及光學(xué)透鏡370。
本實(shí)施例的集光組件330為具有第一端332和第二端334的光導(dǎo)管，且光導(dǎo)管330的第一端332具有一孔隙3321和一反射面3322，如圖3d所示。并且光導(dǎo)管330的內(nèi)部為一反射表面，當(dāng)光在光導(dǎo)管內(nèi)傳播時(shí)，通過不斷的反射，可從光導(dǎo)管的一端到達(dá)另一端。光源10用于提供一光線301，光線經(jīng)由第一端332的孔隙3321進(jìn)入光導(dǎo)管330，由第二端334從光導(dǎo)管330射出。通常，在一般的彩色圖像成像系統(tǒng)中，濾光片(filter)340設(shè)置在光導(dǎo)管330的第二端334出口處，用于過濾由第二端334射出的光線301。光線301經(jīng)濾光片340過濾成紅、綠、藍(lán)三原色之一，再經(jīng)由聚焦組件350的聚焦、反射鏡355及全反射鏡360的反射到達(dá)空間光調(diào)制組件310。
空間光調(diào)制組件310為如第一實(shí)施例的數(shù)字微反射鏡組件，其通過利用調(diào)整反射面的角度，可形成兩種狀態(tài)，如開和閉狀態(tài)(ON and OFF states)，以選擇性地將入射光調(diào)制到兩種不同的路徑。當(dāng)空間光調(diào)制組件310為閉狀態(tài)(OFF state)時(shí)，空間光調(diào)制組件310調(diào)制第二端324射出的光線301，使之沿著第一路徑A，以形成第一路徑光線303，如圖3a所示。
參考圖3b，第二實(shí)施例的反射組件320為一球面鏡，其設(shè)置于第一路徑上，用于反射第一路徑光線303，以形成反射光線305。但是根據(jù)不同的照明，反射組件320也可改為使用平面鏡或非球面鏡。因?yàn)閿?shù)字微反射鏡組件開/閉狀態(tài)的改變速度遠(yuǎn)不及光傳播速度。因此，調(diào)整反射組件320的反射角度可使反射光線305在相反方向上沿著原路徑(即反向第一路徑)，經(jīng)空間光調(diào)制組件310、全反射鏡360、反射鏡355、聚焦組件350、及濾光片340，由第二端324進(jìn)入集光組件320。反射光線305由集光組件330的第二端334進(jìn)入，由內(nèi)部的反射表面不斷反射而到達(dá)第一端332。
參考圖3c，集光組件330進(jìn)而收集并反射此反射光線305，其中第一端332的反射面3322反射此反射光線305，并經(jīng)內(nèi)部反射表面的不斷反射而到達(dá)第二端334，并從第二端334射出，以形成回收光線307。因此，當(dāng)空間光調(diào)制組件310為開狀態(tài)時(shí)，回收光線307經(jīng)濾光片340、聚焦組件350、反射鏡355、及全反射鏡360到達(dá)空間光調(diào)制組件310。開狀態(tài)的空間光調(diào)制組件310調(diào)制回收光線307，使之沿著第二路徑B，以在顯示屏370上形成圖像。
圖4是本發(fā)明的圖像顯示裝置的示例性方塊圖，用于闡述本發(fā)明與圖1的現(xiàn)有技術(shù)的不同。當(dāng)光源10所產(chǎn)生的光經(jīng)由集光組件430、濾光片440，投射到空間光調(diào)制組件410上時(shí)，控制組件480依據(jù)圖像信號(hào)是明或暗，進(jìn)而決定空間光調(diào)制組件410中對(duì)應(yīng)的微反射鏡的狀態(tài)。當(dāng)空間光調(diào)制組件410中對(duì)應(yīng)的微反射鏡為閉狀態(tài)時(shí)，利用一反射組件420將調(diào)制后的閉狀態(tài)光反射，通過反向路徑405，再利用集光組件430加以收集。而空間光調(diào)制組件410中對(duì)應(yīng)為開狀態(tài)的微反射鏡，可再利用如此被回收的閉狀態(tài)光，使其呈像于顯示屏470上，以增加呈像亮度。
本發(fā)明同時(shí)也提供了一種回收關(guān)閉狀態(tài)光以顯示圖像的方法。如圖5流程圖500所示，本發(fā)明方法的步驟510、520、530、及540分別為步驟510提供一光線；步驟520利用一空間光調(diào)制組件，選擇性地將光線調(diào)制到第一路徑上，以形成第一路徑光線；步驟530反射第一路徑光線，以形成回收光線以及步驟540利用空間光調(diào)制組件，沿著第二路徑調(diào)制回收光線，以在顯示屏上形成圖像。
在選擇性地調(diào)制光線步驟之前，本發(fā)明方法還包含過濾光線的步驟，以形成一過濾光線。然后聚焦此過濾光線，以形成一聚焦光線。再經(jīng)過反射此聚焦光線的步驟，使其到達(dá)空間光調(diào)制組件，以進(jìn)行調(diào)制步驟。當(dāng)空間光調(diào)制組件為開狀態(tài)時(shí)，還包含聚焦通過第二路徑的光線，以在顯示屏上形成圖像。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)不僅在于回收關(guān)閉狀態(tài)光而提高亮度，更在于可以降低閉狀態(tài)光在現(xiàn)有技術(shù)中所轉(zhuǎn)化的熱量。必須注意，在實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明圖像顯示裝置200或300或圖像顯示方法500過程中，不論是靜態(tài)成像或動(dòng)態(tài)成像，通過調(diào)整空間光調(diào)制組件的灰階設(shè)定，可以達(dá)到使成像效果最佳的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的申請(qǐng)保護(hù)范圍；凡其它在未背離本發(fā)明所揭示的精神下完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，包含光源，用于提供光線；集光組件，具有第一端及第二端，該光線經(jīng)由所述第一端進(jìn)入并從所述第二端射出；空間光調(diào)制組件，其沿著第一路徑選擇性地調(diào)制從所述第二端射出的光線，以形成第一路徑光線；以及反射組件，用于反射所述第一路徑光線，以形成反射光線，該反射光線在相反方向上沿原路徑經(jīng)過所述空間光調(diào)制組件，由所述第二端進(jìn)入所述集光組件；其中，所述集光組件收集并反射反射光線，以形成一回收光線，使得所述空間光調(diào)制組件沿著第二路徑調(diào)制該回收光線，以在顯示屏形成圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述集光組件的第一端具有一孔隙及一反射面，該孔隙用于使所述光線進(jìn)入，而所述反射面用于反射所述反射光線，以形成所述回收光線。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述集光組件為一光導(dǎo)管。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，還包含一濾光片，其設(shè)置于所述集光組件的第二端出口處，用于過濾由所述第二端射出的光線。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，還包含一聚焦組件，用于聚焦由所述第二端射出的光線。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，還包含一全反射鏡，該光線于該空間光調(diào)制組件調(diào)制前，先經(jīng)過所述全反射鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，還包含一光學(xué)透鏡，經(jīng)過第二路徑傳播的光線通過該光學(xué)透鏡，以在顯示屏上形成圖像。
8.一種回收關(guān)閉狀態(tài)光以顯示圖像的方法，包含以下步驟提供一光線；利用一空間光調(diào)制組件，選擇性地將所述光線調(diào)制至第一路徑，以形成第一路徑光線；反射所述第一路徑光線，以形成回收光線；以及利用所述空間光調(diào)制組件，沿著第二路徑調(diào)制所述回收光線，以在顯示屏上形成圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像顯示方法，其特征在于，在選擇性地調(diào)制光線的步驟之前，還包含過濾所述光線以及聚焦所述光線的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的圖像顯示方法，還包含聚焦通過第二路徑的光線以在顯示屏上形成圖像的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像顯示裝置及其方法。本發(fā)明的圖像顯示裝置包含一空間光調(diào)制組件、一反射組件、以及一集光組件。空間光調(diào)制組件響應(yīng)一光線，選擇性地沿著第一路徑調(diào)制該光線，以形成第一路徑光線。反射組件用于反射第一路徑光線，以形成反射光線。集光組件用于收集并反射該反射光線，以形成一回收光線。其中空間光調(diào)制組件沿著第二路徑調(diào)制回收光線，以在顯示屏形成圖像。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1453604SQ02118810
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月28日
發(fā)明者王志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司