專利名稱：便攜電子裝置內(nèi)的投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置，尤其涉及一種能安裝于小型電子消費(fèi)商品內(nèi)的投影裝置。
背景技術(shù)：
微機(jī)電技術(shù)發(fā)展已久，且逐漸應(yīng)用于一般生活用品或電子產(chǎn)品之中。美國(guó)德州儀器公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字微鏡器件DMD(Digital Micromirror Device)即為一種用于投影設(shè)備的反射組件。由數(shù)字微鏡器件技術(shù)所設(shè)計(jì)的投影機(jī)，稱為數(shù)字光處理器(DLP，Digital Light Processing)，以數(shù)字微鏡器件作為成像儀器，利用反射光將圖像投射到屏幕上。其關(guān)鍵組件-數(shù)字微鏡器件是由德州儀器公司開(kāi)發(fā)研制的一種半導(dǎo)體器件，每一個(gè)數(shù)字微鏡器件芯片包含成千上萬(wàn)的微小的正方形反射鏡，又稱微鏡。這些微鏡按照行列緊密排列，每個(gè)微鏡代表一個(gè)像素，并可由相應(yīng)的內(nèi)存在開(kāi)或關(guān)的兩種狀態(tài)下控制切換轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制光的反射。數(shù)字光處理器根據(jù)數(shù)字微鏡器件芯片的數(shù)量分成單片數(shù)字光處理器、兩片數(shù)字光處理器和三片數(shù)字光處理器。在單片數(shù)字光處理器系統(tǒng)中，通過(guò)一個(gè)在光源路徑上的以60轉(zhuǎn)/秒高速旋轉(zhuǎn)的色輪(由紅、綠、藍(lán)色塊組成)產(chǎn)生全彩色投影圖像。由光源發(fā)射的白色光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的色輪時(shí)，會(huì)相應(yīng)地依次過(guò)濾白色光中的紅、綠、藍(lán)三色光，使其交替投射到數(shù)字微鏡器件芯表面。當(dāng)色光到達(dá)數(shù)字微鏡器件表面后，數(shù)字微鏡器件芯片上的所有微鏡，根據(jù)自身對(duì)應(yīng)的像素中該顏色的數(shù)量，決定其對(duì)這種色光處于開(kāi)位置的次數(shù)，也就決定了反射后通過(guò)投影鏡頭投射到屏幕上的光的數(shù)量。所有的微鏡極快地對(duì)三種色光重復(fù)這種動(dòng)作，從而在人的視覺(jué)系統(tǒng)中形成了全彩色的圖像。
目前的數(shù)字光處理器大都是單片數(shù)字微鏡器件。它主要應(yīng)用在便攜式投影產(chǎn)品上，適用于商務(wù)用戶和一些需要隨身攜帶投影機(jī)的用戶。兩片數(shù)字光處理器中，使用了兩片數(shù)字微鏡器件，其中一片單獨(dú)控制紅色光，另一片控制藍(lán)、綠色光的反射，與單片數(shù)字光處理器相同，使用了高速旋轉(zhuǎn)的色輪來(lái)產(chǎn)生全彩色的投影圖像，它主要應(yīng)用于大型的顯示墻，適用于一些大型的娛樂(lè)場(chǎng)合和需要大面積顯示屏幕的用戶；而在三片數(shù)字光處理器中，三片數(shù)字微鏡器件芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需要再使用色輪來(lái)濾光了。使用三片數(shù)字微鏡器件芯片制造的投影機(jī)可應(yīng)用于特殊場(chǎng)合，比如醫(yī)用或軍用方面。
由以上所述可以發(fā)現(xiàn)，目前數(shù)字微鏡器件的應(yīng)用，主要用于投影機(jī)等專門(mén)的投影設(shè)備，以提供清晰、銳利的畫(huà)面顯示效果。然而，考慮到數(shù)字微鏡器件精致小巧的特性，若能將其用于制造可設(shè)置于便攜電子裝置，如手機(jī)或是個(gè)人數(shù)字助理(PDA)內(nèi)的微小投影裝置，則可以擴(kuò)展數(shù)字微鏡器件的另一個(gè)應(yīng)用方向。
若要制造可設(shè)置于便攜電子裝置內(nèi)的微小投影裝置，則需要考慮能量消耗的問(wèn)題，一般手機(jī)或是個(gè)人數(shù)字助理的電池能量當(dāng)然不如直接插電的投影機(jī)那么充足。而公知技術(shù)(數(shù)字光處理器)所公開(kāi)的投影方式是利用一個(gè)面光源照射在二維的微鏡數(shù)組上，由此每顆微鏡控制是否反射其所接收到的光線，以在屏幕上形成圖象，然而，對(duì)于圖象的暗部所代表的像素，照射在代表該像素的微鏡中的光線就明顯的被浪費(fèi)了。如此浪費(fèi)能量的設(shè)計(jì)實(shí)在不適用于在便攜電子裝置內(nèi)設(shè)置的微小投影裝置，因此需要一種能節(jié)省能量及體積的投影裝置結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即為了要解決上述公知技術(shù)的缺點(diǎn)而作出，其提供了一種投影裝置，包括一光源、一第一數(shù)字微鏡器件以及一第二數(shù)字微鏡器件。光源發(fā)射光束。第一數(shù)字微鏡器件接收從光源射出的光束，并將光束反射至第二數(shù)字微鏡器件。第一數(shù)字微鏡器件可通過(guò)水平偏轉(zhuǎn)方式調(diào)整光束在第二數(shù)字微鏡器件水平軸上的位置。第二數(shù)字微鏡器件接收從第一數(shù)字微鏡器件反射的光束，并將該光束投射至一投影平面，第二數(shù)字微鏡器件可通過(guò)垂直偏轉(zhuǎn)方式調(diào)整光束在投影平面垂直軸上的位置。
本發(fā)明的投影裝置，可設(shè)置于便攜電子裝置內(nèi)，如手機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理上。使用者在需要投影影像時(shí)，不需要額外的投影設(shè)備，僅需要利用如手機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理，就可將預(yù)先儲(chǔ)存好或是實(shí)時(shí)傳送的數(shù)據(jù)或畫(huà)面投影在投影表面上。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的投影裝置概念圖；圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的投影裝置的微鏡組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的投影裝置的另一微鏡組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的投影裝置的彩色光束合成概念圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的投影裝置的控制系統(tǒng)的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例如圖1所示，其包括一光源100、一第一數(shù)字微鏡器件110以及一第二數(shù)字微鏡器件120。光源100發(fā)射光束。第一數(shù)字微鏡器件110接收從光源100發(fā)射的光束，并將光束反射至第二數(shù)字微鏡器件120。第一數(shù)字微鏡器件110上的第一微鏡111可借助于水平方向偏轉(zhuǎn)的方式調(diào)整光束在第二數(shù)字微鏡器件120水平軸(x軸)上的位置。第二數(shù)字微鏡器件120接收從第一數(shù)字微鏡器件110反射的光束，并將該光束投射至投影平面130上，第二數(shù)字微鏡器件120上的第二微鏡121～125可借助于垂直方向偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)調(diào)整光束在投影平面130垂直軸(y軸)上的位置，借此，就可以通過(guò)第一微鏡與第二微鏡的偏轉(zhuǎn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)投射在投影平面130的x-y方向上分布的影像。
上述光源100可以為激光光源，且光源100與多個(gè)第二微鏡組件121～125一起設(shè)置在第二芯片126上。第一芯片116具有一開(kāi)口112，光束可穿過(guò)該開(kāi)口112而投射至投影平面130上。
上述第一數(shù)字微鏡器件110包括一第一芯片116以及一第一微鏡111，該第一微鏡111設(shè)置于該第一芯片116之上。
上述第二數(shù)字微鏡器件120包括一第二芯片126以及多個(gè)第二微鏡(如圖1所示的第二微鏡121～125)，這些第二微鏡設(shè)置于第二芯片126之上。
當(dāng)光束從光源100發(fā)射到第一微鏡111之后，第一微鏡111可左右偏轉(zhuǎn)，以決定將光束反射至哪一片第二微鏡之上。如圖1所示，當(dāng)?shù)谝晃㈢R111引導(dǎo)光束發(fā)射至第二微鏡123上后，第二微鏡123可使該光束穿透第一數(shù)字微鏡器件上的窗口112，而導(dǎo)引至投影平面130的C區(qū)域。若第一微鏡111導(dǎo)引光束發(fā)射至第二微鏡121上，第二微鏡121可導(dǎo)引該光束發(fā)射至投影平面130的A區(qū)域。若第一微鏡111導(dǎo)引光束發(fā)射至第二微鏡122上，第二微鏡122可導(dǎo)引該光束發(fā)射至投影平面130的B區(qū)域。若第一微鏡111導(dǎo)引光束發(fā)射至第二微鏡124上，第二微鏡124可導(dǎo)引該光束發(fā)射至投影平面130的D區(qū)域。若第一微鏡111導(dǎo)引光束發(fā)射至第二微鏡125上，第二微鏡125可導(dǎo)引該光束發(fā)射至投影平面130的E區(qū)域。
而第二微鏡121～125可以以垂直方向(y方向)偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)調(diào)整光束被導(dǎo)引發(fā)射到投影平面130垂直方向上的位置。由此可知，借助第一微鏡111在水平方向(x方向)上的偏轉(zhuǎn)，以及第二微鏡121～125在垂直方向(y方向)上的偏轉(zhuǎn)，就可以完整控制光束在投影平面130上的x-y分布位置。利用光源100控制光束(光點(diǎn))的明暗(或顏色)。再利用人類視覺(jué)暫留的原理，由快速的光束光點(diǎn)掃瞄整個(gè)投影平面130，就可以構(gòu)成一個(gè)完整的影像。其中，第一數(shù)字微鏡器件、第二數(shù)字微鏡器件與光源可利用IC封裝工藝封裝成一集成電路芯片(IC chip)。
上述第一數(shù)字微鏡器件110以及第二數(shù)字微鏡器件120上的第一微鏡111和第二微鏡121～125基本構(gòu)造相同。在此以第一微鏡111為例，說(shuō)明本發(fā)明所使用的微鏡構(gòu)造。參照?qǐng)D2a，第一微鏡111形成在第一芯片116之上，第一芯片116上還形成有電極231、232，以及樞接部220。第一微鏡111具有樞接部210。樞接部210與樞接部220連接。借助電極231、232的供電變化可控制第一微鏡111向電極231或電極232偏轉(zhuǎn)，因而控制光束路徑的導(dǎo)引方向。第一微鏡111的偏轉(zhuǎn)幅度可以為10°，即，可朝向電極231或電極232偏轉(zhuǎn)各5°。
圖2b示出可應(yīng)用于本發(fā)明中的另一微鏡器件結(jié)構(gòu)，同樣以第一微鏡111為例，第一微鏡111形成在第一芯片116之上，第一芯片116上還形成有電極331以及樞接部320。第一微鏡111具有樞接部310。樞接部310與樞接部320連接。通過(guò)電極331的供電變化可控制第一微鏡111與第一芯片116之間的夾角，因而控制光束路徑的導(dǎo)引方向。第一微鏡111的偏轉(zhuǎn)幅度可以為10°，即第一微鏡111與第一芯片116之間的夾角最大可達(dá)10°。
參照?qǐng)D3，為了構(gòu)成彩色的投射光線，光源部分可包括一紅光子光源(第一色子光源)430、一綠光子光源(第二色子光源)420、一藍(lán)光子光源(第三色子光源)410、反射鏡411、反射鏡431以及一棱鏡組440。該紅光子光源430提供一紅光束(第一色光束)432，該綠光子光源420提供一綠光束(第二色光束)422，該藍(lán)光子光源410提供一藍(lán)光束(第三色光束)412。藍(lán)光束412經(jīng)反射鏡411反射到棱鏡組440中。紅光束432經(jīng)反射鏡431反射到棱鏡組440中。綠光束422直接射入棱鏡組440中。棱鏡組440將紅光束432、綠光束422以及藍(lán)光束412合成為光束450。通過(guò)控制紅光子光源430、綠光子光源420以及藍(lán)光子光源410的明暗，就可調(diào)制光束450的顏色。因此可控制輸出光束打在投影屏幕上每一光點(diǎn)(像素)的顏色，而借此形成一彩色影像。按照此方式，該光源位于第三數(shù)字微鏡器件400上，其余的部分與先前所述相同，即再與如前所述的由第一、第二數(shù)字微鏡器件所構(gòu)成的投影裝置相結(jié)合，就可以提供一彩色投影裝置。
參照?qǐng)D4，本發(fā)明的投影裝置還可以包括一控制器，控制器與光源、第一數(shù)字微鏡器件以及第二數(shù)字微鏡器件相連接，以根據(jù)所欲輸出的圖像，控制光源的開(kāi)、閉以及第一數(shù)字微鏡器件與第二數(shù)字微鏡器件的偏轉(zhuǎn)，當(dāng)其光源為彩色光時(shí)，控制器還可以同時(shí)控制光源所輸出的光束顏色。
應(yīng)用本發(fā)明的投影裝置可充分利用光源所提供的光束，完全不會(huì)有能量的浪費(fèi)。例如，若要顯示的某一像素為暗部(黑色)，則只需在掃瞄投影的過(guò)程中，在掃瞄到該像素時(shí)，將光源關(guān)閉，即形成一暗部的像素。與公知技術(shù)中將光線導(dǎo)引到別處而浪費(fèi)能量的方式不同。本發(fā)明的投影裝置能夠完全充分利用能量，該光源的功率可低于0.5瓦，由于其體積微小，消耗能量低等特點(diǎn)，因此可設(shè)置于便攜電子裝置，如手機(jī)或是個(gè)人數(shù)字助理等中。使用者在需要投影影像時(shí)，不需要額外的投影設(shè)備，僅需要利用手機(jī)或是個(gè)人數(shù)字助理，就可將預(yù)先儲(chǔ)存好或?qū)崟r(shí)傳送的數(shù)據(jù)或畫(huà)面，投射在投影表面上。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)如上，但是其并非用來(lái)限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍前提下可作出多種變更和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書(shū)限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種投影裝置，用于將一影像投射至一投影平面上，包括光源，該光源發(fā)射至少一光束；第一數(shù)字微鏡器件；以及第二數(shù)字微鏡器件，其中，第一數(shù)字微鏡器件接收從光源發(fā)射的光束，并將該光束反射至第二數(shù)字微鏡器件，該第一數(shù)字微鏡器件可通過(guò)沿x軸偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)調(diào)整光束在第二數(shù)字微鏡器件x軸方向上的位置，該第二數(shù)字微鏡器件接收從第一數(shù)字微鏡器件反射的光束，并將該光束投射至一投影平面上，第二數(shù)字微鏡器件可通過(guò)沿y軸偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)調(diào)整該光束在投影平面y軸方向上的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，第一數(shù)字微鏡器件包括第一芯片以及第一微鏡，該第一微鏡設(shè)置于第一芯片之上，且該第一微鏡可沿x軸方向偏轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的投影裝置，其中，第一微鏡的角度偏轉(zhuǎn)幅度為10°。
4.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，第二數(shù)字微鏡器件包括第二芯片以及多個(gè)第二微鏡，這些第二微鏡設(shè)置于第二芯片上，第二微鏡可沿y軸方向偏轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的投影裝置，其中，所述第二微鏡沿著y軸方向排列。
6.如權(quán)利要求4所述的投影裝置，其中，所述第二微鏡的角度偏轉(zhuǎn)幅度為10°。
7.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，該光源為一激光光源。
8.如權(quán)利要求7所述的投影裝置，其中，所述光源的功率低于0.5瓦。
9.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，該光源包括第一色光子光源、第二色光子光源、第三色光子光源以及棱鏡組，第一色光子光源提供第一色光束，第二色光子光源提供第二色光束，而第三色光子光源提供第三色光束，棱鏡組將第一色光束、第二色光束以及第三色光束合成為光源發(fā)射的光束。
10.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中，第一色光子光源、第二色光子光源及第三色光子光源同時(shí)設(shè)置于第二數(shù)字微鏡器件上。
11.如權(quán)利要求10所述的投影裝置，其中，棱鏡組也同時(shí)設(shè)置于第二數(shù)字微鏡器件上。
12.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中，還包括兩組反射鏡，它們將第一色光束與第二色光束導(dǎo)入棱鏡組，與第三色光束在棱鏡組合成為所述發(fā)射的光束。
13.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中，所述第一色、第二色與第三色分別為紅色、綠色及藍(lán)色。
14.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，投影裝置還包括一控制器，該控制器與光源、第一數(shù)字微鏡器件及第二數(shù)字微鏡器件相連接，以控制該光源的開(kāi)閉以及第一數(shù)字微鏡器件與第二數(shù)字微鏡器件的偏轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，光源設(shè)置于第二數(shù)字微鏡器件上。
16.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，第一數(shù)字微鏡器件、第二數(shù)字微鏡器件與光源利用IC封裝工藝封裝成一集成電路芯片。
17.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，第一數(shù)字微鏡器件還包括窗口，由第二數(shù)字微鏡器件反射的光束可透過(guò)該窗口投射至投影平面上。
18.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，該投影裝置設(shè)置于便攜電子裝置內(nèi)，可投影電子裝置內(nèi)的信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種投影裝置，其包括一光源、一第一數(shù)字微鏡器件以及一第二數(shù)字微鏡器件。光源發(fā)射光束。第一數(shù)字微鏡器件接收從光源發(fā)射的光束，并將光束反射至第二數(shù)字微鏡器件。第一數(shù)字微鏡器件可通過(guò)水平偏轉(zhuǎn)方式調(diào)整光束在第二數(shù)字微鏡器件水平軸上的位置。第二數(shù)字微鏡器件接收從第一數(shù)字微鏡器件反射的光束，并將該光束投射至投影平面上，第二數(shù)字微鏡器件可通過(guò)垂直偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)調(diào)整光束在投影平面垂直軸上的位置。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1540435SQ0312324
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者施維忠, 林穎芳 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司