投影显示设备及用于控制其偏离光束的方法

专利名称：投影显示设备及用于控制其偏离光束的方法
技术领域：
与本发明 一致的装置和方法涉及一种投影显示设备及用于控制其偏禹光
束(off-beam)的方法，更具体地说，涉及一种向投影显示设备的外部发送从 数字微面镜设备输出的偏离光束的投影显示设备及用于控制其偏离光束的方 法。
背景技术：
通常，显示设备通过将由红(R)、绿(G)和蓝(B)色彩信号组成的图 像信号投影到屏幕上来在屏幕上显示图像。在相关领域中，显示设备使用阴 极射线管(CRT)，但是在近年来，对于投影型显示设备的使用已增加了。在 投影型显示设备中，数字光学处理(DLP)显示设备(也就是所谓的第三代 投影设备)的使用已显著增加。
DLP显示设备使用半导体芯片，该半导体芯片被称为数字微面镜设备 (DMD ),该DMD包括1,300,000或更多的微面镜。能够单独和分离地控制 该微面镜。DLP显示设备调节DMD的倾斜度，并且扫描与要在投影透镜上 显示的图像的色彩对应的R光、G光和B光之一，从而显示图像。
将通过调节DMD的倾斜度而扫描到投影透镜上的光称为"正对光束(on beam )",而将入射到DMD上的R光、G光和B光中而反射到除投影透镜之 外的部分上的光称为"偏离光束(offbeam)"。
然而，现有技术的DLP显示设备使用正对光束而不使用偏离光束来显示 图像。也就是说，存在浪费偏离光束的问题。为了解决该问题，需要利用所 浪费的偏离光束的技术方案。

发明内容
本发明的示范性实施例克服了上述的缺点以及上迷未提及的其它缺点。 本发明提供了一种用户终端、图像显示设备及调节其光源的方法，其中 可以基于根据周围环境光亮并根据光源确定的亮度来调节背光单元的光源。本发明提供了一种能够通过使用偏离光束来调节外壳或其外部设备的色 彩和亮度的投影设备、以及用于控制其偏离光束的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种投影显示设备，包括壳；光源， 被放置在所述壳中并输出彩色光；数字微面镜设备(DMD)，被放置在所述 壳中，并且控制所述微面镜和反射从光源接收的彩色光，从而输出正对光束 和偏离光束；以及输出单元，被放置在所述壳中，并且允许将从所述DMD 输出的偏禹光束投影到所述壳的外部。
根据本发明的一个方面，所述壳的至少一部分可以由半透明材卄制成。 所述输出单元可以包括至少一个内部光纤，以向所述壳的外部发射偏离 光束。
所述壳可以包括外部光纤，以允许将通过内部光纤发送的偏离光束投影 到壳的外部。
所述输出单元可以包括被放置在DMD与壳之间并且调节投影到壳的外 部的偏离光束量的元件或者被放置在所述DMD与壳之间但不调节投影到壳 的外部的偏离光束量的元件。
用于调节偏离光束量的元件可以是快门或滤色镜，而所述不调节偏离光 束量的元件可以是集成透镜或棱镜。
所述输出单元可以包括快门，并且如果所述输出单元是快门，则投影显 示设备还可以包括控制器，该控制器输出开(on)信号或关(off)信号来控 制快门的开/关操作。
如果从所述控制器接收到用于打开快门的开信号，则快门可以向壳的外 部输出偏离光束，而如果从所述控制器接收到用于关闭快门的关信号，则快 门可以阻止偏离光束。
根据本发明的另 一方面，提供了 一种用于控制投影显示设备的偏离光束 的方法，所述投影显示设备包括容纳光源的壳，所述方法包括输出彩色光； 作为控制微面镜和反射彩色光的结果，输出正对光束和偏离光束；以及向所 述壳的外部投影所输出的偏离光束。
所述投影偏离光束的操作可以包括通过在所述壳中提供的内部光纤来向 壳的外部投影偏离光束。
根据本发明的一个方面，可以提供多个内部光纤。
所述投影偏离光束的操作可以包括通过与壳的外部相连接的外部光纤向壳的外部投影通过所述内部光纤发送的偏离光束。
所述投影偏离光束的操作可以包括向与外部光纤连接的外部设备投影偏 离光束。
根据本发明的一个方面，所述外部设备可以包括发光设备。
所述用于控制偏离光束的方法还可以包括如果通过快门向所述投影显 示设备的外部发送所输出的偏离光束，则输出开信号或关信号来控制快门的 开/关操作；并且如果接收到用于打开快门的开信号，则快门向外部发送偏禹 光束，而如果接收到用于关闭快门的关信号，则快门阻止该偏禹光束。


通过下面参考附图对示范性实施例的详细描述中，本发明的上述和其它
方面将变得明显，其中
图1是示出了根据本发明的示范性实施例的DLP显示设备的框图； 图2是示出了根据本发明的另 一示范性实施例的DLP显示设备的框图； 图3是示出了根据本发明的又一示范性实施例的DLP显示设备的框图； 图4是示出了根据本发明的还一示范性实施例的DLP显示设备的框图； 图5是示出根据本发明的示范性实施例的用于操作DLP显示设备的方法
的流程图6是示出根据本发明的示范性实施例的投影显示设备的框图；以及 图7是示出根据本发明的示范性实施例的用于操作投影显示设备的方法 的流程图。
具体实施例方式
此后，将参考附图详细描述本发明的示范性实施例。
在下面的描述中，即使在不同的附图中，对于相同的元件也使用相同的 参考数字。提供说明书中所定义的主题(诸如具体结构和元件)来帮助完整 地理解本发明。因此，明显的是，可以在没有这些特别定义的主题下实现本 发明。此外，由于公知的功能或结构会在不必要的细节上混淆本发明，所以 未对它们进行详细描述。
图1是示出根据本发明的示范性实施例的DLP显示设备的框图。参考图 1, DLP显示设备100包括电源单元110、镇流器115、灯120、色轮125、马达驱动单元130、传感器135、存储单元140、图像处理单元145、 DMD 150、 显示单元155、控制器160、快门165以及操纵单元170。这些元件被放置在 DLP显示设备100的外壳(未示出)中。
从外部向电源单元IIO输入AC电力，并且电源单元IIO将其提供给DLP 显示设备100的各个元件。
镇流器115将从电源单元110接收的AC电力转换成适合于驱动灯120 的第二电力，并且向灯120输出该第二电力。
灯120基于从镇流器115输出的第二电力产生白光。
色轮125包括滤光镜，通过该滤光4究分别穿过R、 G和B波长的光。当 色轮125旋转时，R、 G和B滤光镜交替位于光路上，并且将从灯120接收 的白光输出为R、 G和B色彩。也就是说，在色轮125的一个旋转期间，与 各个色彩对应的图像彼此重叠，从而生成一帧图像。
马达驱动单元130驱动与色轮125连接的马达，以旋转色4仑125。
传感器135感应当操作色轮125时色轮125的相位和旋转速度。
在存储单元140中存储程序和图像文件，以控制DLP显示设备100的整 个操作。
对于存储单元140,图像处理单元145将从控制器160(随后将详细描述) 接收的图像信号转换成具有适合于驱动DMD 150的格式的图像数据，并输出 该图像数据。DMD 150包括大约1,300,000个微面镜，并向显示单元155输 出从图像处理单元145输出的图像数据。而且，DMD 150使用微面镜反射从 色轮125输出的R、 G和B色彩，并输出所反射的R、 G和B色彩。也就是 说，DMD 150反射从图像处理单元145输出的图像数据和从色轮125输出的 R、 G、 B色彩，从而实现图像并显示在显示单元155上。为了向显示单元155 输出R、 G、 B色彩，DMD 150向显示单元155输出作为控制微面镜的结果 而反射的正对光束。而且，为了向显示单元155的外部输出R、 G、 B色彩， DMD 150向快门165输出作为控制微面镜的结果而反射的偏禹光束。
控制器160控制DLP显示设备100的整个操作，并且基于从传感器135 输出的色轮125的相位和旋转速度而向快门165输出控制信号以控制快门165 的开/关操作。具体而言，控制器160使色轮125和快门165同步，并且控制 快门165的开/关操作，以使得从快门165输出预设色彩。也就是说，如果预 设色彩是红(R)色，则控制器160基于传感器135感应的色轮125的旋转速度来计算在色轮125的一个旋转期间从色轮125输出R光所花费的时间。在 从色轮125输出R光期间，控制器160向快门165输出开信号来打开快门165 。 因此，从DMD 150输出到快门165的偏离光束(R光)被发射到DLP显示 设备100的外壳(未示出)。例如，外壳可以由半透明材抖制成，以使得从外 部可以看见来自偏离光束的色彩。然而，这不应认为是限制性的，并且外壳 的 一部分可以由半透明材料制成。
控制器160基于传感器135感应的色轮125的相位而知道从色轮125输 出何种色彩。如果从色轮125输出的色彩不是预设的红(R)色，则控制器 160向快门165输出关信号来关闭快门165。因此，快门165防止向DLP显 示设备100的外壳(未示出)发送从DMD 150输出的偏离光束(G光和B 光)。在该非限制性示范性实施例中，预先设置向外壳发送的偏离光束的色彩。 用户可以通过操纵单元170输入他/她希望设置的任何色彩。
DLP显示设备IOO可以包括至少一个内部光纤(未示出)，以从快门165 向外壳的外部发送偏离光束。然而，这不应认为是限制性的，并且可以提供 多个光纤。利用遮光材料来封装提供在外壳中的内部光纤。因而，用户可以 看见通过内部光纤投影到外壳外部的偏离光束。
而此外，可以在外壳中提供外部光纤，并且该外部光纤可以与外壳中的 内部光纤连接。通过用户的操纵，外部光纤可以与外壳断开，并且也可以与 诸如灯的发光设备连接。换句话说，通过外部光纤向发光设备发送偏离光束。
图2是根据本发明的另一示范性实施例的DLP显示设备的框图。图2中 所示的DLP显示设备使用集成透镜265来代替图1的快门165。由于图2中 的元件在其基本操作方面类似于图1中的元件，因此将省略对其的详细描述。
存储单元240存储预设的偏离光束输出级别(level),该级别表示输出到 DLP显示设备200的外壳的偏离光束的色彩。在此，偏离光束输出级别不应 限于先前所设置的，并且可以由用户使用操纵单元270来输入。
控制器260进行控制，使得通过集成透镜265向位于预定范围内的内部 光纤输出从DMD 250输出的偏离光束。通过内部光纤发送偏离光束的操作与 图1的控制器160的操作相同，因而省略了对其的详细描述。
集成透镜165收集从DMD 250输出的偏离光束，并且才艮据预设的偏离光 束输出级别调节所收集的偏离光束的量并输出该偏离光束。
图3是根据本发明的又一示范性实施例的DLP显示设备的框图。图3中所示的DLP显示设备使用滤色镜365来代替图1中的快门165。由于图3的 元件在基本操作方面类似于图l的元件，因此将省略对其的详细描述。
控制器360进行控制，使得通过滤色镜365向位于预定范围内的内部光 纤输出从DMD350输出的偏离光束。通过光纤发送偏离光束的操作与图1的 控制器160的操作相同，因而省略了对其的详细描述。
在从DMD 350输出的偏离光束中，滤色镜365输出表示特定色彩的偏离 光束，而阻止其它色彩的偏离光束。也就是说，如果滤色镜365是蓝(B)色 滤色镜，则滤色镜365仅在其中穿过蓝色偏离光束并且将其输出到外壳(未 示出)，而阻止除蓝色偏离光束外的偏离光束。滤色镜365和图1的快门165 被放置在DMD 350 (图1中是150)和外壳之间，并且它们具有调节投影到 外壳的外部的偏离光束量的共同特征。
图4是示出了根据本发明的还一示范性实施例的DLP显示设备的框图。 图4中所示的DLP显示设备使用棱镜465来代替图1中的快门165。由于图 4的元件在基本操作方面类似于图l的元件，因此将省略对其的详细描述。
控制器460进行控制，使得通过棱镜465向位于预定范围内的光纤输出 从DMD450输出的偏离光束。通过光纤发送偏禹光束的操作与图1的控制器 160的操作相同，因而省略了对其的详细描述。
在棱镜465中穿过从DMD 450输出的偏离光束，并且输出各个光谙的光。 也就是说，从DMD 450输出的偏离光束穿过棱镜465，并且成为表示似彩虹 色彩的光而输出到外壳(未示出)。
棱镜465和图2的集成透镜265被放置在DMD 450 (或250 )和外壳之 间，并且其具有不调节投影到外壳的外部的偏离光束量的共同特征。
图5是示出根据本发明的示范性实施例的用于操作DLP显示设备的方法 的流程图。
参考图5,在操作S510, DMD150控制其中提供的微面镜，并且输出所 反射的偏离光束。更具体地，DMD150控制微面镜，以使得将从色轮125输 出的各个R、 G、 B色彩被反射到除显示单元155外的部分，并且输出偏离光 束。同时，DMD 150控制微面镜以使得将各个R、 G、 B色彩反射到显示单 元155,并且向显示单元155输出正对光束，以能实现图像的显示。
然后，在操作S520,快门165向外壳输出偏离光束。更具体地，如果从 控制器160接收到开信号，则快门165打开，以向外壳输出在操作S510输出的偏离光束。该外壳可以由半透明光接收材料制成，并将DLP显示设备100
封装在内。如果从控制器160接收到关信号，则快门165关闭，以防止在操 作S510输出的偏离光束从其中穿过。
在操作S520,快门165向外壳输出偏离光束。然而，这不应认为是限制 性的。快门165可以通过光纤(未示出)向连接到其上的外部设备发送偏离 光束。发光设备是该外部设备的示例。
此外，在操作S520,通过快门165向外壳输出在操作S510输出的偏禹 光束。然而，这不应认为是限制性的。可以通过集成透镜265、滤色镜365 或棱镜465向外壳或外部设备输出在操作S510输出的偏离光束。
此外，在操作S520，控制器160向位于预定范围内的光纤输出在操作S510 从快门165输出的偏离光束。光纤可以从外壳的内部连接到预定区域或外壳 的外部。通过用户操纵，与外壳的外部连接的光纤可以与外壳断开连接，并 可以与诸如灯的发光设备连接。因此，用户可以看见通过提供在外壳中的光
纤所发射的偏离光束。
提供在外壳中的或从外壳连接到外部设备的光纤不应被限制为一根光 纤。可以使用多根光纤。光纤可以由半透明材料制成，以使得从外部可以看
图6是示出根据本发明的示范性实施例的投影显示设备的框图。投影显示设 备600包括光源610、 DMD 630和输出单元650，它们都提供在壳(未示出)中。
DMD 630控制提供在其中的微面镜,使得反射从光源610输出的彩色光， 并将该彩色光输出为正对光束或偏离光束。
输出单元650将从DMD 630输出的偏离光束^L影到壳的外部。
图7是示出了根据本发明的示范性实施例的用于操作投影显示设备的方 法的流程图。
参考图7，在操作S710， DMD 630控制微面镜，以使得反射输入的彩色 光，并将该彩色光输出为正对光束和偏离光束。然后，在操作S730,输出单 元650将从DMD 630输出的偏离光束投影到壳的外部。
根据本发明的示范性实施例，通过诸如快门165、集成透镜265、滤色镜 365或棱镜465的光学设备，将由提供在DMD 150中的微面镜所反射的偏禹 光束输出到用来封装DLP显示设备100的外壳(未示出)的整个部分。然而， 这不应认为是限制性的。可以将偏离光束输出到在外壳上提供的诸如商标或标志的预定区域。
此外，根据本发明的示范性实施例，使用通过快门165、集成透镜265、 滤色镜365或棱镜465输出的偏离光束的目的是为了表现外壳的色彩。然而， 这不应认为是限制性的。可以通过接口 (未示出)将通过快门165、集成透 镜265、滤色镜365或棱镜465输出的偏离光束输出到外部设备(未示出)。 外部设备的一个代表性例子是灯。也就是说，通过位于快门165、集成透镜 265、滤色镜365或棱镜465的周边区域的预定范围中的光纤来发送从快门 165、集成透镜265、滤色镜365或棱镜465输出的偏离光束，并且该偏离光 束用于点亮与光纤连接的灯。
集光透镜(未示出)位于快门165、集成透镜265、滤色镜365或棱镜 465之后，以使得从快门165 、集成透镜265 、滤色镜365或棱镜465输出的 偏离光束从其中穿过，并且将其输出到光纤。此外，色散透镜位于快门165、 集成透镜265、滤色镜365或棱镜465之后，以使得从快门165、集成透镜 265、滤色镜365或棱镜465输出的偏离光束从其中穿过，并且将其输出到外 壳(未示出)。
根据本发明的示范性实施例，当通过色轮125分离出的色彩R光、G光 和B光穿过DMD 150时，输出偏离光束。然而，这不应认为是限制性的。 可以将在使用不同于RGB的色域的另 一设备中浪费的光用作偏离光束。
根据本发明的示范性实施例，光源输出使用灯120、 220、 320和420及 色轮125、 225、 325和425而从白光中分离出的彩色光。然而，这不应认为 是限制性的。光源可以使用R/G/B 二极管来代替灯120和色轮125,从而直 接输出彩色光。
如上所述，通过快门165、棱镜465、滤色镜365或集成透镜265将从 DMD 150、 250、 350、 450输出的偏离光束输出到外壳，/人而可以调节外壳 的色彩，并且可以使投影显示设备的外部变亮。
此外，由于向与投影显示设备连接的外部设备发送从DMD 150、 250、 350、 450输出的偏离光束，所以可以有效地利用所浪费的光。
上述示范性实施例和特征仅仅是示范性的，不应认为是对本发明的限制。 本教导可以被容易地应用于其它类型的装置。此外，对本发明的示范性实施 例的说明意欲是说明性的，并不用于限制权利要求书的范围，并且，许多替 代、修改和改变对于本领域技术人员来说都是明显的。
权利要求
1.一种投影显示设备，包括壳；光源，其输出彩色光；数字微面镜设备DMD，其控制微面镜和反射从所述光源接收的彩色光，从而输出正对光束和偏离光束；以及输出单元，其使得将从DMD输出的偏离光束投影到壳的外部，其中，所述光源、DMD和输出单元中的至少一个被放置在所述壳中。
2. 根据权利要求1所述的投影显示设备，其中，所述壳的至少一部分由 半透明材料制成。
3. 根据权利要求1所述的投影显示设备，其中，所述输出单元包括至少 一个内部光纤，以向所述壳的外部发射偏离光束。
4. 根据权利要求3所述的投影显示设备，其中，所述壳包括外部光纤， 以允许将通过至少 一根内部光纤发送的偏离光束投影到壳的外部。
5. 根据权利要求1所述的投影显示设备，其中，所述输出单元包括被放 置在DMD与壳之间并且调节投影到壳的外部的偏离光束量的元件或者被放 置在所述DMD与壳之间但不调节投影到壳的外部的偏离光束量的元件。
6. 根据权利要求5所述的投影显示设备，其中，所述调节偏离光束量的 元件是快门或滤色镜，而所述不调节偏离光束量的元件是集成透镜或棱镜。
7. 根据权利要求1所述的投影显示设备，其中，所述输出单元包括 快门，其允许或阻止向壳的外部发送来自DMD的偏离光束；以及 控制器，其输出开信号或关信号来控制所述快门的开/关操作。
8. 根据权利要求7所述的投影显示设备，其中，如果从所述控制器接收 到用于打开快门的开信号，则快门向壳的外部输出偏离光束，而如果从所述 控制器接收到用于关闭快门的关信号，则快门阻止该偏离光束。
9. 一种用于控制投影显示设备的偏离光束的方法，所述投影显示设备包 括容纳光源的壳，所述方法包括输出彩色光；控制微面镜来反射该彩色光，从而输出正对光束和偏离光束；以及 将所输出的偏离光束投影到所述壳的外部。
10. 根据权利要求9所述的用于控制投影显示设备的偏离光束的方法， 其中，所述投影偏离光束的操作包括通过在所述壳中提供的内部光纤来向壳 的外部投影偏离光束。
11. 根据权利要求IO所述的用于控制投影显示设备的偏离光束的方法， 其中，提供多根内部光纤。
12. 根据权利要求9所述的用于控制投影显示设备的偏禹光束的方法，其中，所述投影偏离光束的操作包括通过与壳的外部相连接的外部光纤向壳 的外部投影通过所述内部光纤发送的偏离光束。
13. 根据权利要求12所述的用于控制投影显示设备的偏离光束的方法， 其中，所述投影偏离光束的操作包括向与外部光纤连接的外部设备投影偏离 光束。
14. 根据权利要求13所述的用于控制投影显示设备的偏离光束的方法， 其中，所述外部设备包括发光设备。
15. 根据权利要求9所述的用于控制投影显示设备的偏离光束的方法， 还包括如果通过快门向所述壳的外部发送所输出的偏禹光束，则输出开信号或 关信号来控制快门的开/关操作；其中，如果接收到用于打开快门的开信号，则所述快门向外部发送偏离 光束，而如果接收到用于关闭快门的关信号，则所述快门阻止该偏离光束。
16. —种投影显示设备，包括壳；光源，其输出彩色光；数字微面镜设备DMD,其控制微面镜并反射从所述光源接收的彩色光， 从而输出正对光束和偏离光束；以及输出单元，其接收从DMD输出的偏离光束，并且向与输出所述正对光 束的第二区域不同的第 一 区域发送该偏离光束。
17. 根据权利要求16所述的投影显示设备，其中，所述输出单元使得将 所述偏离光束投影到壳的外部。
18. 根据权利要求16所述的投影显示设备，其中，所述光源、DMD和 输出单元的至少一个被放置在所述壳中。
全文摘要
提供了一种投影显示设备及用于控制其偏离光束的方法。该投影显示设备包括壳；光源，其放置在壳中并输出彩色光；数字微面镜设备DMD，其放置在所述壳中，并且控制微面镜并反射从光源接收的彩色光，从而输出正对光束和偏离光束；以及输出单元，其放置在壳中，并且将从DMD输出的偏离光束投影到壳的外部。因此，通过快门、棱镜、滤光镜或集成透镜向外壳输出从DMD输出的偏离光束，使得可以调节外壳的色彩，也可以使投影显示设备的外部变亮。
文档编号G03B21/14GK101315513SQ20081008654
公开日2008年12月3日 申请日期2008年3月20日 优先权日2007年5月30日
发明者徐正弼 申请人:三星电子株式会社