專利名稱：光學(xué)引擎、具有其的投影設(shè)備和控制光學(xué)引擎的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影設(shè)備。更具體地講，本發(fā)明涉及一種用于將圖像和光線投射到屏幕上的投影設(shè)備的光學(xué)引擎、一種具有該光學(xué)引擎的投影設(shè)備、和一種控制該投影設(shè)備的光學(xué)引擎的方法。
背景技術(shù)：
通常，諸如投影電視和投影儀的投影設(shè)備將產(chǎn)生的圖像投射到諸如屏幕的入射面上，以形成大的圖像。
參照圖1，投影設(shè)備的傳統(tǒng)光學(xué)引擎包括光源10、圖像產(chǎn)生器20、導(dǎo)向單元30和投射器40。
諸如燈的光源10被放置在圖像產(chǎn)生器20的一側(cè)，以將光投射到圖像產(chǎn)生器20上。導(dǎo)向單元30將由光源10產(chǎn)生的光引導(dǎo)至圖像產(chǎn)生器20。
圖像信息通過液晶顯示器(LCD)、硅基液晶(LCoS)或數(shù)字微鏡裝置(DMD)被輸入圖像產(chǎn)生器20，并由此產(chǎn)生預(yù)定的圖像。近來，由于DMD裝置與其他裝置相比具有優(yōu)良的光利用效率，所以其已經(jīng)被深入地開發(fā)并被廣泛地分布。
投射器40將由圖像產(chǎn)生器20產(chǎn)生的圖像和從光源10投射的光擴(kuò)大，并且將該圖像和光投射到屏幕(未示出)上。為實(shí)現(xiàn)此目的，投射器40具有多個(gè)透鏡，并且被安裝在圖像產(chǎn)生器20的前面。如圖2所示，投射器40在這些透鏡之間設(shè)置有光闌(iris)50，以通過限制經(jīng)過這些透鏡的光的量來阻斷無效的光。換句話說，光闌50通過限制投射到屏幕(未示出)上的光的量來確定反差比(最大亮度/最小亮度)。
但是，由于固定的光闌用于光闌50，所以當(dāng)投影設(shè)備被最初設(shè)計(jì)時(shí)反差比被設(shè)置為固定的值，并且光的量不能根據(jù)可變化的圖像數(shù)據(jù)而被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。因此，被投射到屏幕上的圖像的清晰度降低。
因此，需要這樣一種投影儀，其具有在各種圖像條件下保持圖像質(zhì)量的改進(jìn)的光學(xué)引擎。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面在于解決至少以上問題和/或缺點(diǎn)并提供至少下述優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一方面在于提供一種用于投影設(shè)備的能夠根據(jù)各種圖像條件自適應(yīng)地提高清晰度的光學(xué)引擎、以及一種控制該投影設(shè)備的光學(xué)引擎的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述方面，提供了一種用于投影設(shè)備的光學(xué)引擎。該光學(xué)引擎包括圖像數(shù)據(jù)輸入單元；光源；圖像產(chǎn)生器；投射器，用于將由圖像產(chǎn)生器生成的圖像和從圖像產(chǎn)生器反射的光投射到屏幕上；光闌單元，用于控制經(jīng)過投射器的光的量；和控制器，用于基于由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)光源、圖像產(chǎn)生器、和光闌單元。
光闌單元包括固定的光闌，其具有用于使預(yù)定量的光通過的孔；可移動(dòng)的遮光器構(gòu)件，用于控制所述孔的尺寸；和驅(qū)動(dòng)部分，由控制器控制以移動(dòng)遮光器構(gòu)件。
控制器與由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像亮度相關(guān)聯(lián)地確定孔的打開程度，并且放大圖像。
控制器與圖像亮度成比例地打開所述孔，并且與圖像亮度成反比例地放大圖像。
圖像產(chǎn)生器由包括被按像素獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的多個(gè)微鏡的數(shù)字微鏡裝置(DMD)實(shí)現(xiàn)。
控制器通過控制所述DMD的多個(gè)微鏡的打開/關(guān)閉時(shí)間來放大圖像信號。
驅(qū)動(dòng)部分由根據(jù)由控制器輸入的信號磁性地操作遮光器的音圈電機(jī)(VCM)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種投影設(shè)備。該投影設(shè)備包括圖像數(shù)據(jù)輸入單元；光源；圖像產(chǎn)生器；投射器，用于(以預(yù)定放大率)將由圖像產(chǎn)生器生成的圖像和從圖像產(chǎn)生器反射的光擴(kuò)大，并且將所述圖像和光投射到屏幕上；屏幕，擴(kuò)大的圖像和光被投射到其上；光闌單元，用于控制經(jīng)過投射器的光的量；和控制器，用于基于由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)光源、圖像產(chǎn)生器、和光闌單元。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制投影設(shè)備的光學(xué)引擎的方法。該方法包括以下步驟將產(chǎn)生的光和圖像投射到屏幕上；和控制正被投射到屏幕上的圖像的反差比。
控制步驟包括以下步驟從輸入的圖像數(shù)據(jù)獲得圖像亮度；基于獲得的圖像亮度來控制正被投射到屏幕上的光的量；和基于獲得的圖像亮度來控制所產(chǎn)生的圖像的亮度。
控制光的量的步驟還包括步驟與圖像亮度的最小值成比例地打開用于使將被投射的光通過的孔。
控制圖像亮度的步驟還包括步驟與圖像亮度的最小值成反比例地放大圖像。


通過結(jié)合附圖，從下面的描述中，本發(fā)明特定實(shí)施例的以上和其他目的、特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚，并且更易于理解，其中圖1是投影設(shè)備的傳統(tǒng)光學(xué)引擎的透視圖；圖2是圖1中的光學(xué)引擎的投射器的示意性截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的投影設(shè)備的光學(xué)引擎的示意圖；圖4是圖3所示的光學(xué)引擎的投射器和光闌單元的透視圖；圖5至圖7是示意性地示出圖4中的光闌單元的操作的正視圖；和圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制投影設(shè)備的光學(xué)引擎的方法的流程圖。
在整個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)號應(yīng)被理解為表示相同的部件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
提供在描述中所定義的事物如詳細(xì)結(jié)構(gòu)和部件以有助于對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行全面地理解。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對在此描述的實(shí)施例進(jìn)行各種變化和修改。另外，為了清楚和簡明，省略了對一些眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的投影設(shè)備的光學(xué)引擎。參照圖3，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)引擎包括光源110、圖像產(chǎn)生器120、導(dǎo)向單元130、投射器140、和控制器160。標(biāo)號100指的是從外部源被輸入預(yù)定圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)輸入單元。
光源110被控制器160驅(qū)動(dòng)以投射預(yù)定量的光。光被引導(dǎo)至導(dǎo)向單元130。一般的燈如鹵素?zé)艨捎米鞴庠?10。
圖像產(chǎn)生器120被放置在投影設(shè)備的內(nèi)部，以通過使用在圖像數(shù)據(jù)輸入單元100輸入的圖像數(shù)據(jù)來形成預(yù)定圖像。最好，圖像產(chǎn)生器120是包括多個(gè)按像素獨(dú)立地操作的微鏡的數(shù)字微鏡裝置(DMD)。DMD通過打開和關(guān)閉這些多個(gè)微鏡來投射圖像信號，并且通過調(diào)節(jié)微鏡的打開/關(guān)閉時(shí)間來放大圖像。
導(dǎo)向單元130包括光學(xué)導(dǎo)向構(gòu)件131和棱鏡構(gòu)件132，以引導(dǎo)從光源110投射的光。更具體地講，光學(xué)導(dǎo)向構(gòu)件131將從光源110投射的光引導(dǎo)至棱鏡構(gòu)件132，并且棱鏡構(gòu)件132將該光引導(dǎo)至圖像產(chǎn)生器120。引導(dǎo)至圖像產(chǎn)生器120的光被反射回棱鏡構(gòu)件132，并且和在圖像產(chǎn)生器120產(chǎn)生的圖像一起被引導(dǎo)至投射器140。
投射器140放置在圖像產(chǎn)生器120的前面，并且將在圖像產(chǎn)生器120產(chǎn)生的圖像和被圖像產(chǎn)生器120反射的光投射到屏幕S上。投射器140包括用于將所述圖像和所述光放大至屏幕S的尺寸的前組透鏡部分141和后組透鏡部分142。最好，前組透鏡部分141和后組透鏡部分142由可包括凹透鏡或凸透鏡的多個(gè)透鏡形成。
如圖4所示，光闌單元150包括固定的光闌151、遮光器(shutter)構(gòu)件152、和驅(qū)動(dòng)部分153。光闌單元150放置在前組透鏡部分141和后組透鏡部分142之間。光闌單元150通過調(diào)節(jié)投射到屏幕S上的光的量來確定反差比。反差比指的是白區(qū)域中的最大亮度和黑區(qū)域中的最小亮度之間的比率。
固定的光闌151包括孔151a，從而特定量的經(jīng)過棱鏡132的光能夠通過該光闌?？?51a的尺寸在制造期間被確定。
遮光器構(gòu)件152可移動(dòng)地安裝在孔151a附近，以改變經(jīng)過固定的光闌151的孔151a的光的量。如圖5至圖7所示，遮光器構(gòu)件152以變化的量覆蓋孔151a，但是孔151a的中心部分始終保持打開。
驅(qū)動(dòng)部分153支撐遮光器構(gòu)件152的一端并驅(qū)動(dòng)遮光器構(gòu)件152。如圖5至圖7所示，磁性地將遮光器構(gòu)件152移位的音圈電機(jī)(VCM)可用于驅(qū)動(dòng)部分153。VCM被連接到遮光器構(gòu)件152，并且包括在殼153a內(nèi)回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件153b和不接觸地封閉驅(qū)動(dòng)構(gòu)件153b的磁體153c。在所示的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件153b被線圈纏繞。
驅(qū)動(dòng)部分153可以是任何合適的裝置，并不限于VCM。例如，螺線管或凸輪電機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)部分153，以根據(jù)來自控制器160的電信號驅(qū)動(dòng)遮光器構(gòu)件152。
控制器160基于在圖像數(shù)據(jù)輸入單元100輸入的圖像數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)光闌單元150、光源110、和圖像產(chǎn)生器120?？刂破?60與在圖像數(shù)據(jù)輸入單元100輸入的圖像亮度B相關(guān)聯(lián)地確定孔151a的打開程度，并且放大圖像。
換句話說，控制器160通過與圖像亮度B成比例地打開孔151a來改變光的量，并且與圖像亮度B成反比例地放大圖像。
控制器160同時(shí)改變光的量和圖像的放大，以調(diào)節(jié)根據(jù)圖像的放大而變化的亮度。
現(xiàn)在將參照圖5至圖8來描述投影設(shè)備的上述結(jié)構(gòu)的光學(xué)引擎的操作。如圖8所示，圖像數(shù)據(jù)從圖像數(shù)據(jù)輸入單元100被輸入(S210)。圖像亮度B從輸入的圖像數(shù)據(jù)被獲得(S220)，并且與預(yù)設(shè)的參考值比較。
參考值是當(dāng)固定的光闌151的孔151a如圖5所示被完全打開時(shí)經(jīng)過孔151a的圖像的圖像亮度。例如，在孔151a被完全打開的情況下，經(jīng)過孔151a的圖像的圖像亮度B的最小值被設(shè)置為“1”，最大值被設(shè)置為“1000”。
然后，光由光源110產(chǎn)生(S230)，并且圖像基于輸入的圖像數(shù)據(jù)被產(chǎn)生(S240)。當(dāng)產(chǎn)生光和圖像時(shí)，正被投射到屏幕S上的圖像的反差比被調(diào)節(jié)(S250)。這里，通過基于所獲得的圖像亮度B調(diào)節(jié)被投射到屏幕S上的光和圖像的亮度，來控制反差比。另外，可在產(chǎn)生圖像的時(shí)刻由控制器160調(diào)節(jié)圖像的亮度。
將參照圖5至圖7更詳細(xì)地描述以上處理。
為了控制正被投射到屏幕S的光的量，光從其經(jīng)過的孔151a與圖像亮度B的最小值成比例地被打開。這里，孔151a的全部區(qū)域被設(shè)置為“1”。
為了控制正被投射到屏幕S的圖像的亮度，該圖像與圖像亮度的最小值成反比例地被放大(1/圖像亮度的最小值)。
圖5示出了當(dāng)圖像亮度B的最小值為“1”而最大值為“1000”時(shí)的遮光器構(gòu)件152的位置。如圖5所示，當(dāng)控制器160檢測到圖像亮度的最小值為“1”而最大值為“1000”時(shí)，遮光器構(gòu)件152在控制器160的控制下將孔151a以“1”打開，并且將由圖像產(chǎn)生器120生成的圖像以“1”放大。因此，孔151a的全部區(qū)域被完全打開而沒有放大圖像。因此，正被投射到屏幕S上的圖像的反差比變?yōu)?000∶1。
圖6示出了當(dāng)圖像亮度B的最小值為“0.5”而最大值為“500”時(shí)的遮光器構(gòu)件152的位置。如圖6所示，當(dāng)控制器160檢測到圖像亮度為“0.5”時(shí)，遮光器構(gòu)件152在控制器160的控制下將孔151a以“0.5”打開，并且將圖像以“1/0.5”放大。因此，孔151a的僅50％被遮光器構(gòu)件152打開，并且圖像被放大至兩倍。其結(jié)果是，正被投射到屏幕S上的圖像的反差比變?yōu)?000∶0.5，即2000∶1。因此，通過由控制器160打開孔151a的僅50％并將圖像放大至兩倍，來使反差比增加到初始值的兩倍。
圖7示出了當(dāng)圖像亮度B的最小值為“0.25”而最大值為“250”時(shí)的遮光器構(gòu)件152的位置。如圖7所示，當(dāng)控制器160檢測到圖像亮度為“0.25”時(shí)，遮光器構(gòu)件152在控制器160的控制下將孔151a以“0.25”打開，并且將圖像以“1/0.25”放大。因此，孔151a的僅25％被遮光器構(gòu)件152打開，并且圖像被放大至四倍。其結(jié)果是，正被投射到屏幕S上的圖像的反差比變?yōu)?000∶0.25，即4000∶1。因此，通過由控制器160打開孔151a的僅25％并將圖像放大至四倍，來使反差比增加到初始值的四倍。
當(dāng)圖像亮度B的最小值為零(0)時(shí)，不管控制器160如何試圖放大圖像，圖像都不被放大。這是因?yàn)樽钚≈怠?”不被圖像信號的放大所影響。
在上述處理之后，圖像和光經(jīng)投射器140被投射到屏幕S上(S260)。
因此，經(jīng)過光闌單元150的光的量被改變，由此改善正被投射到屏幕S上的圖像的反差比。
從以上描述中可理解的是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，經(jīng)過光闌單元150的光的量在圖像被放大的同時(shí)被改變。因此，可對由于變化的光的量而引起的降低的亮度進(jìn)行補(bǔ)償。因此，可改善反差比而不影響圖像，由此也提高圖像的清晰度。
雖然本發(fā)明是參照其特定實(shí)施例被顯示和描述的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種投影設(shè)備的光學(xué)引擎，包括圖像數(shù)據(jù)輸入單元；光源；圖像產(chǎn)生器；投射器，用于將由圖像產(chǎn)生器生成的圖像和從圖像產(chǎn)生器反射的光投射到屏幕上；光闌單元，用于控制經(jīng)過投射器的光的量；和控制器，用于基于由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)光源、圖像產(chǎn)生器、和光闌單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎，其中，光闌單元包括固定的光闌，其具有用于使預(yù)定量的光通過的孔；遮光器構(gòu)件，被可移動(dòng)地安裝以控制所述孔的尺寸；和驅(qū)動(dòng)部分，由控制器控制以移動(dòng)遮光器構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)引擎，其中，控制器與由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像亮度相關(guān)聯(lián)地確定孔的打開程度，并且放大圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)引擎，其中，控制器與圖像亮度成比例地打開所述孔，并且與圖像亮度成反比例地放大圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎，其中，圖像產(chǎn)生器是包括被按像素獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的多個(gè)微鏡的數(shù)字微鏡裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)引擎，其中，控制器通過控制所述數(shù)字微鏡裝置的多個(gè)微鏡的打開/關(guān)閉時(shí)間來放大圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)引擎，其中，驅(qū)動(dòng)部分是根據(jù)來自控制器的信號磁性地操作遮光器構(gòu)件的音圈電機(jī)。
8.一種投影設(shè)備，包括圖像數(shù)據(jù)輸入單元；光源；圖像產(chǎn)生器；投射器，用于以預(yù)定放大率將由圖像產(chǎn)生器生成的圖像和從圖像產(chǎn)生器反射的光放大，并且將所述圖像和光投射到屏幕上；屏幕，放大的圖像和光被投射到其上；光闌單元，用于控制經(jīng)過投射器的光的量；和控制器，用于基于由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)光源、圖像產(chǎn)生器、和光闌單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影設(shè)備，其中，光闌單元包括固定的光闌，其具有用于使預(yù)定量的光通過的孔；遮光器構(gòu)件，被可移動(dòng)地安裝以控制所述孔的尺寸；和驅(qū)動(dòng)部分，由控制器控制以移動(dòng)遮光器構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影設(shè)備，其中，控制器與由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像亮度相關(guān)聯(lián)地確定孔的打開程度，并且放大圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影設(shè)備，其中，控制器與圖像亮度成比例地打開所述孔，并且與圖像亮度成反比例地放大圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影設(shè)備，其中，圖像產(chǎn)生器是包括被按像素獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的多個(gè)微鏡的數(shù)字微鏡裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影設(shè)備，其中，控制器通過控制所述數(shù)字微鏡裝置的多個(gè)微鏡的打開/關(guān)閉時(shí)間來放大圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)部分是根據(jù)來自控制器的信號磁性地操作遮光器構(gòu)件的音圈電機(jī)。
15.一種用于控制投影設(shè)備的光學(xué)引擎的方法，包括以下步驟產(chǎn)生光；基于輸入的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像；將產(chǎn)生的光和圖像投射到屏幕上；和控制正被投射到屏幕上的圖像的反差比。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，控制步驟包括以下步驟從輸入的圖像數(shù)據(jù)獲得圖像亮度；基于獲得的圖像亮度來控制正被投射到屏幕上的光的量；和基于獲得的圖像亮度來控制所產(chǎn)生的圖像的亮度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，控制光的量的步驟還包括步驟與圖像亮度的最小值成比例地打開用于使將被投射的光通過的孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，控制圖像亮度的步驟還包括步驟與圖像亮度的最小值成反比例地放大圖像。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于投影設(shè)備的光學(xué)引擎，包括圖像數(shù)據(jù)輸入單元；光源；圖像產(chǎn)生器；投射器，用于將由圖像產(chǎn)生器生成的圖像和從圖像產(chǎn)生器反射的光投射到屏幕上；光闌單元，用于控制經(jīng)過投射器的光的量；和控制器，用于基于由圖像數(shù)據(jù)輸入單元輸入的圖像數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)光源、圖像產(chǎn)生器、和光闌單元。通過光闌單元的光的量可被改變，以改善正被投射到屏幕上的圖像的亮度。
文檔編號G03B21/14GK1779503SQ20051009318
公開日2006年5月31日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者金寬興, 金珍植 申請人:三星電子株式會社