專利名稱：具有軸平行的微反射鏡和光源的投影機(jī)的制作方法
背景技術(shù)：
在歷史上，曾經(jīng)使用高強(qiáng)度放電燈設(shè)計(jì)投影系統(tǒng)的投影機(jī)。這些現(xiàn)有技術(shù)的投影機(jī)/投影系統(tǒng)具有許多的缺點(diǎn)。例如，所述的燈通常具有相對(duì)較短的使用壽命并且在使用的初始階段之后亮度下降。另外，在最初接通投影機(jī)/系統(tǒng)時(shí)，存在有明顯的等待燈加熱的時(shí)期。在那個(gè)時(shí)期，或者未獲得圖像或者獲得的圖像質(zhì)量很差。另外，通常需要有效的冷卻裝置來(lái)消散運(yùn)轉(zhuǎn)期間所產(chǎn)生的熱量。
結(jié)果，曾經(jīng)有許多關(guān)注集中在使用固態(tài)光源開(kāi)發(fā)和大批量制造投影機(jī)和投影系統(tǒng)上。這樣的機(jī)器/系統(tǒng)通?；蛘卟痪哂谢蛘呗晕⒕哂猩鲜龅娜秉c(diǎn)。固態(tài)光源的實(shí)例包括但不限于發(fā)光二極管(LED)、激光二極管等等。
圖1說(shuō)明典型的基于固態(tài)光源和微反射鏡光閥的投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的平面視圖。平面視圖可以是投影系統(tǒng)的頂視圖或側(cè)視圖。正如所說(shuō)明的，基于固態(tài)光源的投影系統(tǒng)100包括多個(gè)原色固態(tài)光源，比如分別發(fā)射紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)光的LED 102-106。以相互垂直的方式布置LED 102-106，它們分別被設(shè)置在棱鏡或二向色組合器108的3個(gè)側(cè)面上。棱鏡或二分色組合器108被用來(lái)組合由LED 102-106發(fā)射的光。另外，光學(xué)積分器110被置于光路中以增強(qiáng)組合的光。反射鏡112被用來(lái)將增強(qiáng)的光反射到微反射鏡裝置114上。
微反射鏡裝置114包括多個(gè)微反射鏡，這些微反射鏡可以被單獨(dú)傾斜至“接通”或“斷開(kāi)”位置以此選擇性地將由反射鏡112反射的增強(qiáng)的光再反射使其或朝向放映鏡頭116(“接通”)或離開(kāi)放映鏡頭16(“斷開(kāi)”)。結(jié)果，可以利用與像素相對(duì)應(yīng)的每個(gè)微反射鏡以及通過(guò)選擇性地控制它們的位置來(lái)放映圖像或圖像序列(包括構(gòu)成電影的圖像序列)。
雖然圖1的結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，但是仍期望在減少成本和/或提高下一代投影機(jī)和投影系統(tǒng)的可靠性方面得以進(jìn)一步改進(jìn)。


將通過(guò)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中相同的標(biāo)記表示相同的元件，并且其中圖1說(shuō)明典型的、現(xiàn)有技術(shù)的、基于固態(tài)光源的投影機(jī)/系統(tǒng)的平面視圖；圖2說(shuō)明依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影機(jī)/系統(tǒng)的平面視圖；圖3說(shuō)明包括其傾斜軸和接通/斷開(kāi)位置的微反射鏡的正視圖；圖4a-4b說(shuō)明依照一個(gè)實(shí)施例的微反射鏡的兩個(gè)對(duì)角端視圖；圖5說(shuō)明圖2的光源和微反射鏡的透視圖，包括它們的幾何關(guān)系；以及圖6說(shuō)明依照一個(gè)實(shí)施例的示范的投影系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例包括但不限于具有軸平行的微反射鏡及光源的投影機(jī)和投影系統(tǒng)。
在下面的說(shuō)明中，將描述本發(fā)明實(shí)施例的各個(gè)方面。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)的是，僅利用所描述方面的某些或者全部可實(shí)施其他實(shí)施例。出于解釋的目的，陳述特定數(shù)字、材料和配置以便提供對(duì)實(shí)施例的全面理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)的是，沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)也可以實(shí)施其他實(shí)施例。在其他情況下，為了使本說(shuō)明更清楚，公知的特征被省略或簡(jiǎn)化。
將以最有助于理解實(shí)施例的方式、按照多個(gè)獨(dú)立的操作依次描述各種操作，然而，描述的順序不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是暗示這些操作是必然相關(guān)的順序。具體地說(shuō)，不必以所提供的順序?qū)嵤┻@些操作。
短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”被重復(fù)使用。該短語(yǔ)通常不是指同一個(gè)實(shí)施例，然而它也可以指同一個(gè)實(shí)施例。術(shù)語(yǔ)“包含”、“具有”和“包括”是同義的，除非上下文另外規(guī)定。
首先參見(jiàn)圖2，其中說(shuō)明依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影機(jī)(其可以是投影系統(tǒng)的一部分)200的平面視圖。與圖1相似，平面視圖可以是投影機(jī)/系統(tǒng)200的頂視圖或側(cè)視圖。正如所說(shuō)明的，對(duì)于該實(shí)施例，投影機(jī)/系統(tǒng)200包括如圖所示彼此光耦合的光源208、微反射鏡裝置214以及放映鏡頭216。
正如圖3(其為在與圖2的平面垂直的平面上的微反射鏡裝置214的平面視圖)所進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的，微反射鏡裝置214包括多個(gè)微反射鏡302。具體地說(shuō)，每個(gè)微反射鏡302具有傾斜軸304，在傾斜軸上，微反射鏡可在一個(gè)或多個(gè)方向上傾斜，以此允許微反射鏡302呈現(xiàn)至少兩個(gè)位置。在一個(gè)位置上，微反射鏡302反射光使其朝向放映鏡頭216。在這個(gè)位置上，一般認(rèn)為微反射鏡302處于“接通”位置。在另一個(gè)位置上，微反射鏡302反射光使其離開(kāi)放映鏡頭216。在這個(gè)另外的位置上，一般認(rèn)為微反射鏡302處于“斷開(kāi)”位置。
再次參見(jiàn)圖2，因此，選擇性地由光源208發(fā)射的光可通過(guò)微反射鏡裝置214的微反射鏡302被有選擇地反射使其朝向放映鏡頭216，用于放映圖像或圖像序列(包括構(gòu)成電影的圖像序列)。
在各個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)微反射鏡302可對(duì)應(yīng)于圖像的像素。
仍然參見(jiàn)圖2，對(duì)于該實(shí)施例，光源202-206優(yōu)選地為固態(tài)光源，如發(fā)光二極管(LED)、激光二極管或其他類似的發(fā)光元件。此外，光源202-206可以是原色光源。在各個(gè)實(shí)施例中，原色光源208分別包含紅色(R)光源204、綠色(G)光源206和藍(lán)色(B)光源208中的至少一個(gè)。利用其他原色可實(shí)施替代的實(shí)施例。
正如在圖4a-4b(其為微反射鏡302的對(duì)角端視圖)中進(jìn)一步說(shuō)明的，通常，在“接通”和“斷開(kāi)”位置之間的傾斜量約為14度。對(duì)于圖4a-4b中所說(shuō)明的實(shí)施例，微反射鏡302以兩個(gè)方向傾斜。然而，如較早所描述的，在替代的實(shí)施例中，微反射鏡302只能以一個(gè)方向傾斜。
再次回頭參見(jiàn)圖2，沿著稱為光源軸的軸212布置由構(gòu)成光源202-206組成的光源208。
正如在圖5(其為微反射鏡裝置214和光源208的透視圖)中進(jìn)一步說(shuō)明的，其上設(shè)置有光源202-206的光源軸212有利地平行于傾斜軸304a-304g。
正如所說(shuō)明的，借助于x和z軸分別與“底”邊502和“右”邊504一致、原點(diǎn)與微反射鏡裝置214的“右下”角510一致的坐標(biāo)系統(tǒng)，可以認(rèn)為對(duì)角微反射鏡的傾斜軸304d與設(shè)置在y＝0的平面上，包括點(diǎn)(a、0、0)和點(diǎn)(0、0、c)的線一致。從幾何學(xué)的角度講，可以由y＝0時(shí)的方程z＝-(c/a)*x+c來(lái)表征該條線。
使用相同的坐標(biāo)系統(tǒng)，可認(rèn)為光源軸212與設(shè)置在y＝b的平面上，包括點(diǎn)(-a、b、0)和點(diǎn)(0、b、0)的線一致。從幾何學(xué)的角度講，可以由y＝b時(shí)的方程z＝-(c/a)*x來(lái)表征該條線。
因此，傾斜軸304d和光源軸212相互平行。同樣地，因?yàn)閮A斜軸304a-304c和304e-304g平行于傾斜軸304d，因此這些傾斜軸304a-304c和304e-304g與光源軸212也是互相平行的。
考慮到所述幾何方式，每個(gè)微反射鏡302傾斜以便反射光使其朝向或離開(kāi)鏡頭212，相對(duì)于其他軸配置，“平行的”光源軸212有利地提供了“最大的”或“最靈活的”幾何范圍，以適應(yīng)光源202-206中的多個(gè)光源。
另外，在各個(gè)實(shí)施例中，光源208被設(shè)計(jì)成以在平行于傾斜軸304的方向上擴(kuò)展的照射錐角照明。變形照明使得能夠在沒(méi)有對(duì)比度損失的情況下增強(qiáng)亮度。
因此，在如此設(shè)置時(shí)，多個(gè)光源202-206(尤其是固態(tài)實(shí)施例)可以用來(lái)構(gòu)成提供想要的變形照明的光源208。又可以在既無(wú)需使用棱鏡/二分色組合器也無(wú)需使用光學(xué)積分器的情況下構(gòu)成投影機(jī)/系統(tǒng)200。結(jié)果，如此構(gòu)成的投影機(jī)/系統(tǒng)200可能更緊湊、成本效益更高以及在沒(méi)有對(duì)比度損失的情況下更亮。
仍然參見(jiàn)圖5，除了互相平行，使得“接通”狀態(tài)的朝向是穿過(guò)放映鏡頭的之外，對(duì)于該實(shí)施例來(lái)說(shuō)，光源軸212被“偏置”到微反射鏡裝置214的一側(cè)。換句話說(shuō)，光源204-208以某一角度或非垂直的方式投射到微反射鏡裝置214的微反射鏡302上。雖然為了易于理解，僅僅圖解說(shuō)明一個(gè)偏移位置(按照?qǐng)D5的坐標(biāo)系統(tǒng)，在-x方向上有偏移(在+/-z方向無(wú)任何偏移))，但是可以實(shí)施在其他方向上偏移光源軸212的替代的實(shí)施例。這些其他方向可以包括但不限于在-x方向的偏移同時(shí)伴有在+/-z方向上的偏移，或者是在+x方向上的偏移并同時(shí)伴有或沒(méi)有+/-z方向上的偏移。
再次參見(jiàn)圖3和5，雖然為了易于理解，對(duì)于每個(gè)微反射鏡裝置214，僅僅示出16個(gè)微反射鏡，但是，實(shí)際上，微反射鏡裝置214通常包括更多的微反射鏡。例如，微反射鏡裝置214的各個(gè)實(shí)施例可以包括多達(dá)1,024個(gè)微反射鏡。
另外，雖然為了易于理解，僅僅圖解說(shuō)明和描述了傾斜軸304的對(duì)角形式，但是，實(shí)際上，微反射鏡302可以在水平軸或垂直軸上傾斜。在前者的情況下，水平軸沿著微反射鏡302的中心部分水平移動(dòng)(將微反射鏡302分成兩個(gè)基本上相等的部分，即“上”部和“下”部)。相應(yīng)地，光源軸212將是平行的“水平”軸。
在后者的情況下，垂直軸沿著微反射鏡302的中心部分垂直移動(dòng)(將微反射鏡302分成兩個(gè)基本上相等的部分，即“左”部和“右”部)。相應(yīng)地，光源軸212將是平行的“垂直”軸。
換句話說(shuō)，傾斜軸304可以是多種類型的傾斜軸中的任何一種。將利用構(gòu)成光源208的、相應(yīng)地設(shè)置在基本上平行的軸上的光源202-206來(lái)構(gòu)成投影機(jī)/系統(tǒng)200的實(shí)施例，以便為適應(yīng)多種想要的光源202-206提供充裕的空間量和靈活性。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1和5，雖然為了易于理解，圖解說(shuō)明了三個(gè)光源204-206，但是，可以實(shí)施具有沿平行光源軸212布置的更多或較少的光源的替代的實(shí)施例。另外，雖然以單原色固態(tài)光源(如R、G和BLED/激光二極管)的形式描述了光源204-206，但是，可以實(shí)施具有多色固態(tài)光源和/或其他原色的光源的替代的實(shí)施例。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖6，圖中示出依照本發(fā)明實(shí)施例的投影系統(tǒng)的框圖。如圖中所示，投影系統(tǒng)600包括如較早所述的彼此光耦合的微反射鏡裝置214、光源208和投影鏡頭216。
另外，如圖中所示，投影系統(tǒng)600包括彼此耦合的處理器602和數(shù)字輸入接口604以及較早所列舉的元件。
數(shù)字輸入接口604便于將要放映的圖像的數(shù)據(jù)以數(shù)字形式提供給處理器602。正如較早所描述的，圖像可以是圖像序列中的圖像，具體地說(shuō)是構(gòu)成電影的圖像序列。處理器602因此又根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)來(lái)控制光源208和微反射鏡裝置214的微反射鏡302，以此便于通過(guò)放映鏡頭216放映圖像。
處理器602和數(shù)字I/O接口604代表所述各元件的寬的對(duì)應(yīng)范圍。在各個(gè)實(shí)施例中，處理器602可以是通用微處理器，而在其他實(shí)施例中，它可以是特定用途的專用集成電路(ASIC)。同樣地，在各個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字I/O接口604可以比如是DVI順應(yīng)(或兼容)接口(即順應(yīng)或依從由DDWG發(fā)布的DVI 1.0規(guī)格，[DVI＝數(shù)字視頻接口，而DDWG-數(shù)字顯示工作組])。
因此，從上述說(shuō)明中可以看出，已經(jīng)描述了具有軸平行的微反射鏡及光源的投影機(jī)和投影系統(tǒng)。雖然已經(jīng)根據(jù)前面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例。在所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)，利用修改和變更可實(shí)施其他實(shí)施例。因此，本說(shuō)明被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種投影機(jī)，它包括第一微反射鏡，它具有設(shè)置在第一平面上的第一傾斜軸；多個(gè)光源，它們光耦合到所述第一微反射鏡并且沿著設(shè)置在第二平面上光源軸布置，其中設(shè)置在所述第二平面上的所述光源軸平行于設(shè)置在所述第一平面上的所述第一傾斜軸。
2.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述光源以在平行于所述第一傾斜軸的方向上擴(kuò)展的照射錐角照明。
3.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述光源是包括紅色光源、藍(lán)色光源和綠色光源中的至少兩種原色光源。
4.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述光源包括至少一個(gè)固態(tài)光源。
5.如權(quán)利要求4所述的投影機(jī)，其中所述至少一個(gè)固態(tài)光源至少包括發(fā)光二極管和激光二極管中被選擇的一種二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述投影機(jī)包括具有多個(gè)微反射鏡的微反射鏡裝置，所述多個(gè)微反射鏡包括所述第一微反射鏡和具有相同的所述第一傾斜軸的第二微反射鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述投影機(jī)包括具有多個(gè)微反射鏡的微反射鏡裝置，所述多個(gè)微反射鏡包括所述第一微反射鏡和具有設(shè)置在所述第一平面上的第二傾斜軸的第二微反射鏡，其中所述光源軸也與所述第二傾斜軸平行。
8.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述光源以非正交角度方式與所述第一微反射鏡光耦合。
9.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述光源直接投射到所述第一微反射鏡上。
10.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述第一傾斜軸是對(duì)角傾斜軸。
11.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中所述第一傾斜軸是水平傾斜軸和垂直傾斜軸中被選擇的一種傾斜軸。
12.一種投影系統(tǒng)，它包括放映鏡頭；多個(gè)微反射鏡，它們具有設(shè)置在第一平面上的多個(gè)平行傾斜軸；以及多個(gè)光源，它們通過(guò)所述微反射鏡裝置光耦合到所述放映鏡頭并且沿著設(shè)置在第二平面上的光源軸布置，其中所述光源軸與所述傾斜軸平行。
13.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光源以在平行于所述傾斜軸的方向上擴(kuò)展的照射錐角照明。
14.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光源包括紅色光源、藍(lán)色光源和綠色光源中的至少兩種光源。
15.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光源包括至少一個(gè)固態(tài)光源。
16.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)固態(tài)光源至少包括發(fā)光二極管和激光二極管中被選擇的一種二極管。
17.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光源以非正交角度方式與所述微反射鏡裝置光耦合。
18.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光源直接投射到所述微反射鏡上。
19.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述投影系統(tǒng)還包括處理器，它耦合到所述微反射鏡和所述光源，以便控制所述微反射鏡和所述光源投影圖像；以及數(shù)字輸入接口，它耦合到所述處理器，以便于將所述圖像的像素?cái)?shù)據(jù)以數(shù)字形式輸入到所述處理器。
20.如權(quán)利要求19所述的投影系統(tǒng)，其中所述投影系統(tǒng)還包括電視調(diào)諧器。
21.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述傾斜軸中的至少一個(gè)是對(duì)角傾斜軸。
22.如權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其中所述第一傾斜軸中的至少一個(gè)是水平傾斜軸和垂直傾斜軸中被選擇的一種傾斜軸。
23.在投影機(jī)中，一種操作方法包括控制設(shè)置在光源軸上的多個(gè)光源以便選擇性地發(fā)射光，所述光源軸設(shè)置在第一平面上；以及控制光耦合到所述光源的多個(gè)微反射鏡以便相對(duì)于多個(gè)傾斜軸選擇性地傾斜，從而有選擇地反射由所述光源選擇性地發(fā)射的光。
24.如權(quán)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傾斜軸的方向上擴(kuò)展的照射錐角發(fā)射光。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述方法還包括接收關(guān)于待投影的圖像的數(shù)字形式的輸入信號(hào)；以及至少部分地根據(jù)所述接收的輸入信號(hào)執(zhí)行兩種所述的控制。
全文摘要
使用具有設(shè)置在第一平面上的傾斜軸的至少一個(gè)微反射鏡和設(shè)置在光源軸上的多個(gè)光源來(lái)構(gòu)成投影機(jī)，其中所述光源軸設(shè)置在第二平面上并且平行于所述傾斜軸。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1883208SQ200480034197
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者D·E·斯羅博丁 申請(qǐng)人:因佛卡斯公司