[發明專利]用于視頻投影機的聚焦系統

有效

• 申請號: 01804085.3
• 申請日: 2001-01-23
• 公開（公告）號: CN1401191A
• 公開（公告）日: 2003-03-05
• 發明（設計）人: G·巴拉扎
• 申請（專利權）人: SIM2多媒體股份公司
• 主分類號: H04N9/31
• 分類號: H04N9/31;H04N5/74
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 火惠穎

說明書

本發明涉及一種用于視頻投影機的光束聚焦系統，包含至少一個圖象縮微裝置DMD(數字微鏡裝置)。基于圖象縮微裝置DMD(數字微鏡裝置)的視頻投影系統與使用顯象管的裝置相比因其優質的圖象，特別是因其亮度、分辨率以及小尺寸投影機，正得以日益推廣。

簡單地說一個圖象縮微裝置DMD由一套邊長為16μm的正方形鋁反射鏡組成，其中每一個都組成投影圖象的一個元素，即一個象素。該鏡可以繞一對角線旋轉±10度，并且所述旋轉沿任一方向都是由位于鏡下方旋轉軸相對兩側上的兩個電極的動作產生的。當該鏡處于“靜止”狀態，即，當它不被兩個電極中的一個吸引時，光以相對于鏡面垂直線20度角擊中該鏡。當該鏡沿一個方向旋轉時，反射光線將偏離出所述投影透鏡；因此，光線沒有被發送到屏幕，即，該象素為“關”；如果旋轉發生在相反方向，則該象素為“開”，因為所述反射光被發送到所述屏幕。

SRAM型(靜態隨機存取存儲器)的各單元被連接到每一個象素，該存儲器包含用于控制確保反射鏡旋轉的電極的所有信息。即使每個鏡反射的光的亮度相同，由于人類眼睛的累積效應，也可通過改變保持象素“開”的期間使亮度發生變化。

一個視頻投影機可包含1～3個圖象縮微裝置DMD。僅采用一個圖象縮微裝置DMD的解決方案非常有利于降低其成本、整體尺寸和重量。本發明主要涉及這種解決方案。

為了得到一個僅采用一個DMD裝置時的彩色圖象，所述圖象縮微裝置DMD的反射鏡被三原色即紅、綠和藍色順序照射。通過向一個被稱作色輪的轉輪發射照射燈的光來得到三原色，該色輪分成至少三個部分，每一部分由一個適合于產生三原色中一種顏色的分色濾光片組成。通過旋轉該色輪，被發送到所述圖象縮微裝置DMD的光束將按順序帶有所有三種不同的顏色。

在視頻投影機中要求光束聚焦。這通常是通過一個聚焦透鏡系統，也稱為“中繼透鏡”來獲得；根據已知考勒(Kohler)的結構，聚焦平面可以在投影透鏡的入口處得到，或根據臨界的或阿貝(Abbe)的照射圖，聚焦平面被定位在所述圖象縮微裝置DMD的表面。后一結構在對位于投影屏幕上的垂直中心定位方面占據優勢，因為在圖象縮微裝置DMD上圖象的尺寸已大到在不損失其亮度的情況下確保投影透鏡在投影軸垂直方向上的位移在±6mm。在前向投影情況下，這允許屏幕上圖象的垂直位移約等于該圖象自身的高度。

已知的使用至少三個聚焦透鏡的聚焦系統有圖象質量差的缺點，其主要原因是色差現象、球面像差及還有被稱為場彎曲的失真現象。另外所述聚焦透鏡通常會產生相當大的圖象畸變。

大家都知道色差現象是由于穿過一個聚焦透鏡的光束聚焦平面是由光束各成分的波長所決定的，例如—束藍光聚焦于靠近透鏡的平面，而一束紅光聚焦于離透鏡較遠的的平面；一束綠光則聚焦于紅藍光平面之間的中間平面。按照阿貝(Abbe)的照射圖，在一視頻投影機只包含一個圖象縮微裝置DMD的情況下，在圖象縮微裝置DMD的平面上的聚焦是三原色的聚焦平面之間折中的結果。同樣的原理也適用于考勒(Kohler)的結構，其中光束聚焦于投影透鏡的入口。

球面像差發生在一光束穿過一個聚焦透鏡時，此時所述光束的所謂邊際光線，即，穿過透鏡邊緣的光線，將聚焦到離穿過透鏡中心區域的所謂傍軸光線的透鏡平面較近的點。在這種情況下聚焦也是中心或傍軸光線和邊緣光線之間折中的結果。場彎曲現象是由于透鏡聚焦的圖象被正確聚焦在一個彎曲的表面而不是在一個平面造成的。還是在這種情況下，作為所述排列在一個平面上的圖象微處理裝置DMD的反射鏡，聚焦也是折中的結果。最后，變形一詞指的是圖象的幾何變形，最重要的是所謂的“傾斜”變形，該變形發生在當一矩形的光透過透鏡系統后形成一平行四邊形，此變形稱為枕形失真和桶形失真。

為了減少上述失真和變形，通常采用適當的透鏡系統，其中每一影響都被一特殊的光學器件所校正。其結果是增加了透鏡的個數及隨之而來的更復雜的投影及更高的費用。

本發明的目的在于解決上述缺陷及提供一種用于視頻投影的聚焦系統，同已有解決方案相比有改進的結構和更有效。

在這種情形下，本發明的主要目的是提供一種避免上述缺陷的視頻投影的聚焦系統，它能以一種更簡單更經濟的方式均勻且少形變地聚焦一圖象，它能在使用更少的透鏡數量的同時大大地提高圖象的質量。

為了達到這一目標，本發明的目的在于提供一種包含所附權利要求特征的用于視頻投影的聚焦系統，該權利要求和本說明書構成一個整體。