专利名称：投影仪系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于投影仪系统的，具体地说，本发明是关于体积变小，能够显示明亮、鲜明自然颜色的激光投影仪系统。
背景技术：
投影仪系统是指将小画面扩大后投射出去，并显示出大画面的投射显示系统(Projection Display System)。
使用灯和LCD的LCD投影仪系统便是所述投射显示装置中的代表之一。
图1显示依据原有技术的LCD投影仪系统基本构成图。
如图1所示，在一般的LCD投影仪系统中，灯101所发出的光线通过反射镜(图上未显示)向一个方向聚集照射出去，经红光滤光器(filter)102，透过红色光，并将绿色光和蓝色光反射，所述红色光被红光镜(mirror)103所反射，照射到红光LCD 107上，被所述红光滤光器102所反射的绿色光和蓝色光通过兰光滤光器104，绿色光被反射出去，并照射到绿光LCD 108上。同时，所述被透过的蓝色光依次在第1兰光镜105和第2兰光镜106上反射后，照射到兰光LCD 109上。
所述各红、绿、兰(R、G、B)的LCD 7、8、9分别依据电信号来显示各自颜色图像，并将各颜色图像通过棱镜110进行合成。被合成的彩色图像通过投射光学仪111被扩大，并照射到显示屏112上，用户便可以看到被照射的图像。
通过这种方式，使用多种颜色滤光器，将从灯中所发出的光分离为多种颜色后，再进行合成，因此它所存在的问题是必须依靠灯来调节构成图像的红、绿、蓝各颜色光的比例。
这一点通过LCD投影仪系统中所使用的灯的光谱，参照图2进行如下说明。
如图2所示，在灯光光谱中，所使用的是与红、绿、蓝颜色相应的部分区域光。所述红、绿、蓝三种颜色光的波长区域在整个光谱区域中所占的比重较宽，其中，红颜色区域的光量相对较多，而蓝颜色和绿颜色的光量相对较少。
具体地说就是视觉度最小的蓝色光区域小，因此便产生了最黑的颜色区域。为了体现与输入图像信号相关的彩色图像，必须减少草绿色和红色的光量，来与光量最小的蓝色光相协调，并与白色平衡(White balance)相适应。
这种方法所存在的问题是只使用了灯光中的一部分，并且为了与白色平衡相适应，必须减少特定颜色的光量，因此光的利用效率很低。
同时，显示颜色的波长区域较宽，所以很难显示出与自然颜色接近的纯色。
另一方面，也有使用数字微反射器(Digital Micromirror Device)来代替LCD作为显示元件的。
与LCD相比，所述数字微反射器是具有反应速度快，能够体现高对比度(contrast)，反射率高，亮度高，能够显示自然图像的元件。
这种数字微反射器是利用半导体工艺，将数十万乃至数百万个微型镜进行排列所形成的装置，各镜根据所认可的电压来控制镜子的角度，并控制各像素的图像信息。
图3是显示依据原有技术的数字微反射器投影仪系统构成图。
如图3所示，在利用数字微反射器的投影仪系统中，灯301所发出的光线通过反射镜(图上未显示)向一个方向聚集照射出去，通过内部全反射(TIRTotal Internal Reflection)棱镜302被全反射，且路径被切断。照射出来的光经过兰光棱镜303，对蓝色光进行全反射并照射出去，并允许红颜色和绿颜色光透过，所述被全反射的蓝色光被照射到兰光数字微反射器306上。
透过所述兰光棱镜303的红色和绿色光在红光棱镜304对红色光进行全反射，允许绿色光透过。所述被全反射的红颜色光被照射到红光数字微反射器307上，被透过的绿颜色光通过绿光棱镜305被照射到绿光数字微反射器308上。
所述各R、G、B的数字微反射器306、307、308分别依据各相应颜色图像信号来显示图像，并通过对反射角进行微调来使照明光以一定方向反射出去。
所述各个数字微反射器306、307、308所显示的图像经过各个棱镜303、304、305被合成，并透过内部全反射棱镜302。
透过所述内部全反射棱镜302的合成彩色图像被投射透镜309放大后，在显示屏310上成像。
这种系统是在显示元件数字微反射器和投射透镜间设置多个棱镜，光学距离非常长，结果使投射透镜的整体长度也变得很长，从而使系统的大小变大，导致投射透镜的性能低下等问题。
发明内容因此，为了解决所述问题，本发明便应运而生。本发明的目的是提供一种具有如下功能的投影仪系统投射距离短，系统体积变小，使用激光作为光源，因此能够提高颜色纯度，具有能够表现出自然颜色的效果。
为了达到所述目的，依据本发明的投影仪系统具有由以下部分构成的特征生成红、绿、蓝颜色光的各个激光光源；利用所述红、绿、蓝颜色光显示相应颜色图像的图像显示元件；将所述各颜色图像扩大后投射出去的第1投射透镜系统；将所述被投射出去的各颜色图像进行合成的棱镜；将所述被合成的图像扩大后投射出去的第2投射透镜系统；对所述被扩大后投射出去的图像进行成像的显示屏。
本发明是具有以下特征的投影仪系统所述第1投射透镜系统至少由一个或一个以上透镜构成。
如上所述，依据本发明的投影仪系统具有如下效果第一，使用激光作为光源，能够提高颜色纯度，因此具有能显示鲜明的自然颜色图像的效果。
第二，减少了投射透镜的后焦点距离，使投射距离缩短，减小了投影仪系统的体积，从而具有构成紧凑的效果。
第三，增加了对光源所发出光的利用效率，从而具有能显示高亮度、高画面质量图像的效果。
图1显示依据原有技术的LCD投影仪系统构成图。
图2是显示原有LCD投影仪系统光源灯的光谱图。
图3是显示依据原有技术的数字微反射器投影仪系统构成图。
图4是显示依据本发明的激光投影仪系统构成图。
图5是显示依据本发明的激光投影仪系统中的分光合色棱镜(X-cube棱镜)合成颜色方式图。
图6是显示依据本发明的投射透镜构成及后焦点距离关系图。
具体实施方式
下面，将参照附图，对本发明理想实例的构成及运行情况进行说明。
图4是显示依据本发明的激光投影仪系统构成图。
如图所示，激光投影仪系统由以下部分构成R、G、B激光光源401、402、403；对所述激光光源401、402、403所发出的激光进行全反射的R、G、B全反射棱镜404、405、406；根据相应颜色图像信号，对所述R、G、B照明光源光量进行调节，并以特定角度反射，并显示图像的R、G、B 数字微反射器407、408、409；位于所述各R、G、B数字微反射器407、408、409前面的第1，2，3投射透镜系统410、411、412；对所述各R、G、B数字微反射器407、408、409所成的图像进行合成的分光合色棱镜(X-cube棱镜)414；将图像扩大后投射出去的第4投射透镜系统413；对所述投射出去的图像进行成像的显示屏415。
如上所述构成的依据本发明的激光投影仪系统的运行原理如下所述R、G、B(红、绿、兰，下同)激光光源401、402、403分别发射出红颜色、绿颜色和蓝颜色的激光。所述发射出来的R、G、B激光分别入射到各R、G、B全反射棱镜404、405、406上。所述入射的激光被R、G、B全反射棱镜404、405、406成一定角度的反射面所反射出去，并照射到各R、G、B数字微反射器407、408、409上。
照射到各R、G、B数字微反射器407、408、409上的光的光量分调节并按照特定角度对光进行反射。所述被反射的图像透过全反射棱镜404、405、406，并垂直入射到分光合色棱镜(X-cube棱镜)414后被合成。
如果对这种被合成的光进行详细说明的话，便可以参照图5进行如下说明。
如图5所示，入射到分光合色棱镜(X-cube棱镜)414的红颜色光501被内部的R反射面504所反射，并照射出去。同时，蓝色光502被所述分光合色棱镜(X-cube棱镜)414内部的B反射面505所反射，并照射出去，同时，绿色光503不被所述分光合色棱镜(X-cube棱镜)414内部的反射面所反射，而是按原样透过。
这样，入射到所述分光合色棱镜(X-cube棱镜)414的红、绿、蓝颜色光被合成为白颜色光506后照射出去。
让我们重新再看一下图4的构成。被所述分光合色棱镜(X-cube棱镜)414所合成的彩色图像被第4投射透镜413扩大后投射出去，在显示屏上成像。
所述第1，2，3投射透镜系统410、411、412由一个或一个以上的透镜所构成，并被第4投射透镜413的光学能量分配所决定。
如上所述，因为投影仪系统的光源使用激光，所以可以显示与自然颜色相似的纯色。并且没有必要根据特定颜色光的光量来调节红、绿、蓝颜色光的光量，从而提高了光的利用效率。同时，因为没有必要将白色光分离为红、蓝、绿颜色光，因此不需要分离光的装置，因此不需要高压的内部构成和高电压驱动，不存在爆炸的危险，同时能够解决灯寿命短的问题。
同时，因为使用了第1，2，3投射透镜系统410、411、412，使投射的距离变短，使投影仪系统形成紧凑构成，从而能够提高图像的画面质量。
图6是显示依据本发明的投射透镜构成及后焦点距离关系图。
如图6(a)所示，数字微反射器601和投射透镜系统604间设置了全反射棱镜602和分光合色棱镜(X-cube棱镜)603，后焦点距离BFL1(Back FocalLength)非常长。与此相对应，投射距离TCL1(Total Conjugation Length)与投射透镜的放大倍数成比例，而变得很长。
对此详细说明如下所述投射透镜604具有将数字微反射器601的图像扩大后投射到显示屏605上的作用。如果所述数字微反射器601的大小和显示屏605的大小是一定的话，那么投射透镜的倍数也就是一定的，此时，如果所述投射透镜系统604的倍数是固定的话，数字微反射器601与投射透镜系统604间的距离如果越长，其投射距离就会越长。
即，数字微反射器601与投射透镜系统604第一个透镜面间的距离(即后焦点距离)BFL1如果越长，TCL1与倍数成比例，也变得越大。
因此，如果投射距离非常长的话，整个投影仪系统的大小便变得非常大。同时，后焦点距离(BFL1)与投射透镜系统604的焦点距离间的调焦比(retroratio)便会很大，所述投射透镜系统604的性能便会低下，结果使在显示屏605上所成图像的画面质量低下。
因此，如图6(b)所示，在全反射棱镜602和分光合色棱镜(X-cube棱镜)603间设置了第2投射透镜系统606，使投影仪系统从第2投射透镜系统606开始投射，从而减少后焦点距离BFL2。
同时，第4投射透镜607与显示屏605间的距离(投射距离)TCL2也与投射透镜倍数成比例减少。
结果，投射距离减少了，使整个投影仪系统按照紧凑模式构成，投射透镜的调焦比(retro比)也降低了，从而改进了投射透镜的性能，提高显示屏上所成图像的画面质量。
通过所述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。
因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.投影仪系统，包括生成红、绿、蓝颜色光的各个激光光源；利用所述红、绿、蓝颜色光显示相应颜色图像的图像显示元件；将所述各颜色图像扩大后投射出去的第1投射透镜系统；将所述被投射出去的各颜色图像进行合成的棱镜；将所述被合成的图像扩大后投射出去的第2投射透镜系统；对所述被扩大后投射出去的图像进行成像的显示屏。
2.如权利要求1所述的投影仪系统，其特征在于，所述第1投射透镜系统至少由一个以上透镜构成。
全文摘要
本发明是关于投影仪系统的。具体地说，本发明是关于激光投影仪系统的。本发明由以下部分构成生成红、绿、蓝颜色光的各个激光光源；利用所述红、绿、蓝颜色光来显示相对应颜色图像的图像显示元件；将所述各颜色图像扩大后投射出去的第1投射透镜系统；将所述被投射出去的各颜色图像进行合成的棱镜；将所述被合成的图像扩大后投射出去的第2投射透镜系统；对所述被扩大后投射出去的图像进行成像的显示屏。具有这种构成的投影仪系统投射距离短，系统构成紧凑，因为使用激光作为光源，所以能够提高颜色纯度，具有能够表现出自然颜色的效果。
文档编号G03B21/00GK1769952SQ200410067880
公开日2006年5月10日 申请日期2004年11月5日 优先权日2004年11月5日
发明者朴赞英 申请人:南京Lg同创彩色显示系统有限责任公司