[發明專利]用于高對比度投影系統的投影子系統

有效

• 申請號: 201480066401.5
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN105793744B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: D·蘭伯特
• 申請（專利權）人: 巴科股份有限公司
• 主分類號: G02B5/04
• 分類號: G02B5/04;G02B26/08;G03B21/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅

描述了一種用于高對比度投影系統的投影子系統，包括三個數字微反射鏡設備(MMD)和三個棱鏡組件以及交叉雙色棱鏡組件，所述棱鏡組件包括雙TIR棱鏡。

本發明涉及投影儀子系統以及具有棱鏡組件和重組設備的投影儀，諸如采用雙色組合器(也稱為交叉雙色組件或X管)將若干個數字微反射鏡設備反射的光進行重組的投影系統。

背景技術

配備三個微反射鏡設備的現有投影系統廣泛采用所謂的Philips棱鏡組件來照射微反射鏡設備并且組合由各個微反射鏡設備反射的原色。

這些投影儀中的棱鏡組件必須被謹慎地設計以避免未被選擇要投射的光(即處于ON狀態以外的另一狀態下的像素所反射的光以及微反射鏡設備的像素旁邊和下方的邊緣和表面所反射的光)破壞投影系統的對比度。

一種類型的微反射鏡設備的是FTP DMD，其中微反射鏡可被圍繞對角線傾斜達+/-12度。照射光必須來自與這一傾斜軸垂直的方向并且該光平行于像素的對角線或與DMD的水平像素行呈45度。光以24度的入射角抵達微反射鏡。取決于微反射鏡傾斜角(分別是-12度、0度、+12度)，該照射光被反射到分別對應于ON(開啟)狀態、FLAT(空閑)狀態以及OFF(關閉)狀態的特定方向。

照射光錐和ON狀態光錐一般通過TIR(全內反射)棱鏡組件而彼此分開。在3芯片投影儀的示例中，用于顏色分離和重組的Philips三色棱鏡組件被插入在TIR棱鏡和3個DMD之間。

FLAT狀態光錐和OFF狀態光錐一般通過投影透鏡中的適當的孔來與ON狀態光錐分開。

已開發出了一種新的類型的DMD空間光調制器，稱為TRP或“傾斜并翻滾像素”，其具有與傳統的FTP DMD的情況下不同的微反射鏡(“像素”)移動。在TRP DMD中，單個微反射鏡的移動更復雜并且可被看到是圍繞兩個垂直軸的復合旋轉。FLAT或空閑狀態明顯與傳統FTP DMD的FLAT或空閑狀態相同，但是ON和OFF狀態則不同。在ON狀態下，微反射鏡停止在可以大約是圍繞(方形)像素中線(水平或垂直)中的一個傾斜的結果的位置。在OFF狀態下，微反射鏡停止在可以大約是圍繞另一(方形)像素中線傾斜的結果的位置。

隨著這種新類型微反射鏡設備(其中使用來稱為傾斜并翻滾像素(TRP)的新類型的微反射鏡)的到來，要設計將高效地將ON像素所反射的光與微反射鏡設備所反射的不想要的光隔離的棱鏡組件已變得甚至更具挑戰性。

在3芯片投影儀的示例中，Philips棱鏡架構是一種非常流行的架構，但是其與TRPDMD一起使用則還產生了另外的問題：

-照射光錐的入射角現在必須是34度(在空氣中)而不是24度。因此，采用TRP芯片與采用FTP芯片相比，照射光和ON狀態光的“雙色偏移”現象(其造成Philips棱鏡組件中的較大的光損耗并且由照射到雙色反射鏡上的不同入射角所導致)將甚至更為嚴重。

-由于同樣的原因，TIR棱鏡的重新設計將是必要的(其它角度)，這不可避免地導致了更大的組件并因此導致投影儀透鏡的更長的返回工作的距離(增加了PJ透鏡成本)。

US 7,207,678 B2描述了一種用于更好地移除OFF狀態光的雙TIR棱鏡，其被限制于單芯片架構和FTP DMD。US 7,207,678中的對于3芯片引擎的描述包括Philips棱鏡以及位于顏色分離之前的僅僅一個照射TIR棱鏡。也不存在對于將雙TIR棱鏡應用于重組X管或者用于在TRP DLP示例中應用于快速OFF狀態光移除的適配預見。

發明概述

本發明的目的在于至少一些實施例提供將維持高對比度投影系統的對比度并且可與新一代TRP微反射鏡設備一起使用的簡單但是高效的棱鏡組件和重組設備。

本發明通過采用雙色組合器(也稱為交叉雙色組件或X管)將若干個數字微反射鏡設備反射的光進行重組而解決了原先的投影系統的問題。