用于高对比度投影系统的投影子系统技术方案

描述了一种用于高对比度投影系统的投影子系统，包括三个数字微反射镜设备(MMD)和三个棱镜组件以及交叉双色棱镜组件，所述棱镜组件包括双TIR棱镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高对比度投影系统的投影子系统本专利技术涉及投影仪子系统以及具有棱镜组件和重组设备的投影仪，诸如采用双色组合器(也称为交叉双色组件或X管)将若干个数字微反射镜设备反射的光进行重组的投影系统。
技术介绍
配备三个微反射镜设备的现有投影系统广泛采用所谓的Philips棱镜组件来照射微反射镜设备并且组合由各个微反射镜设备反射的原色。这些投影仪中的棱镜组件必须被谨慎地设计以避免未被选择要投射的光(即处于ON状态以外的另一状态下的像素所反射的光以及微反射镜设备的像素旁边和下方的边缘和表面所反射的光)破坏投影系统的对比度。一种类型的微反射镜设备的是FTPDMD，其中微反射镜可被围绕对角线倾斜达+/-12度。照射光必须来自与这一倾斜轴垂直的方向并且该光平行于像素的对角线或与DMD的水平像素行呈45度。光以24度的入射角抵达微反射镜。取决于微反射镜倾斜角(分别是-12度、0度、+12度)，该照射光被反射到分别对应于ON(开启)状态、FLAT(空闲)状态以及OFF(关闭)状态的特定方向。照射光锥和ON状态光锥一般通过TIR(全内反射)棱镜组件而彼此分开。在3芯片投影仪的示例中，用于颜色分离和重组的Philips三色棱镜组件被插入在TIR棱镜和3个DMD之间。FLAT状态光锥和OFF状态光锥一般通过投影透镜中的适当的孔来与ON状态光锥分开。已开发出了一种新的类型的DMD空间光调制器，称为TRP或“倾斜并翻滚像素”，其具有与传统的FTPDMD的情况下不同的微反射镜(“像素”)移动。在TRPDMD中，单个微反射镜的移动更复杂并且可被看到是围绕两个垂直轴的复合旋转。FLAT或空闲状态明显与传统FTPDMD的FLAT或空闲状态相同，但是ON和OFF状态则不同。在ON状态下，微反射镜停止在可以大约是围绕(方形)像素中线(水平或垂直)中的一个倾斜的结果的位置。在OFF状态下，微反射镜停止在可以大约是围绕另一(方形)像素中线倾斜的结果的位置。随着这种新类型微反射镜设备(其中使用来称为倾斜并翻滚像素(TRP)的新类型的微反射镜)的到来，要设计将高效地将ON像素所反射的光与微反射镜设备所反射的不想要的光隔离的棱镜组件已变得甚至更具挑战性。在3芯片投影仪的示例中，Philips棱镜架构是一种非常流行的架构，但是其与TRPDMD一起使用则还产生了另外的问题：-照射光锥的入射角现在必须是34度(在空气中)而不是24度。因此，采用TRP芯片与采用FTP芯片相比，照射光和ON状态光的“双色偏移”现象(其造成Philips棱镜组件中的较大的光损耗并且由照射到双色反射镜上的不同入射角所导致)将甚至更为严重。-由于同样的原因，TIR棱镜的重新设计将是必要的(其它角度)，这不可避免地导致了更大的组件并因此导致投影仪透镜的更长的返回工作的距离(增加了PJ透镜成本)。US7,207,678B2描述了一种用于更好地移除OFF状态光的双TIR棱镜，其被限制于单芯片架构和FTPDMD。US7,207,678中的对于3芯片引擎的描述包括Philips棱镜以及位于颜色分离之前的仅仅一个照射TIR棱镜。也不存在对于将双TIR棱镜应用于重组X管或者用于在TRPDLP示例中应用于快速OFF状态光移除的适配预见。专利技术概述本专利技术的目的在于至少一些实施例提供将维持高对比度投影系统的对比度并且可与新一代TRP微反射镜设备一起使用的简单但是高效的棱镜组件和重组设备。本专利技术通过采用双色组合器(也称为交叉双色组件或X管)将若干个数字微反射镜设备反射的光进行重组而解决了原先的投影系统的问题。在本专利技术的一个方面，提供了一种用于高对比度投影系统的投影子系统，包括三个数字微反射镜设备(MMD)和三个棱镜组件以及交叉双色棱镜组件，双色棱镜组件包括双TIR棱镜。在另一方面中，本专利技术提供了一种用于根据本专利技术的高对比度投影系统的投影子系统，包括：三个数字微反射镜设备(MMD)和三个棱镜组件以及交叉双色棱镜组件，每一个所述数字微反射镜设备被安装在具有光学窗4并且与所述三个棱镜组件中的一个相关联的封装中，对于每一个MMD4’和相关联的棱镜组件，所述窗4直接面向第一棱镜1的第一侧1a；所述第一棱镜1的第二侧1b面向第二棱镜2的第一侧2a并与其平行，第二棱镜2的第一侧2a和所述第一和第二棱镜之间的第一空气间隙AG1提供具有第一(被指定的——临界角被指定是因为其由该表面两侧的材料的折射率所确定)临界角的第一TIR表面用于反射由所述MMD4’的该表面所反射的并且离开第二棱镜2优选地去往散热器供吸收的光；所述第二棱镜2的第二侧2b面向第三棱镜3的第一侧3a并与其平行，第二棱镜2的第二侧2b和所述第二和第三棱镜之间的第二空气间隙AG2提供具有第二(被指定的——临界角被指定是因为其由该表面两侧的材料的折射率所确定)临界角的第二TIR表面；所述第三棱镜3的第二面3b面向交叉双色棱镜组件的进入侧。在本专利技术的又一方面，第三棱镜3提供在ON像素投影光的投影光锥两侧上的相等的光学工作距离。入射照射可穿透进入所述第二棱镜2的第三表面2c以便以大于所述临界角的角度的角度抵达所述第二棱镜2的第二TIR表面2b。所述照射光随后被所述第二TIR表面分别通过所述第二和第一棱镜反射到所述MMD的反射表面上。所述MMD的ON像素反射的并且以小于所述第一TIR表面的临界角的入射角碰撞所述第一TIR表面的光穿透所述第二和第三棱镜并进入到交叉双色棱镜组件。第一TIR表面被适配为反射由所述MMD的OFF像素和FLAT像素反射的不想要的光以穿过所述第一棱镜1。该不想要的光以大于所述TIR表面的临界角的角度碰撞所述第一TIR表面并立即被所述第一TIR表面反射离开所述投影路径到散热器中，从而将不想要的光与投影的光(即由ON像素反射的光)分开，从而提高了投影系统的对比度。不想要的光不限于FLAT和OFF像素反射的光，不想要的光还从所述MMD的像素或微反射镜之中、附近、以及下方的平坦表面和边缘反射穿过所述第一棱镜1。像对于由FLAT和OFF像素反射的光一样，所述光以大于所述TIR表面的临界角的角度碰撞所述第一TIR表面并立即被所述第一TIR表面反射离开所述投影路径到散热器中，从而将不想要的光与所述投影的光分开，从而提高了投影系统的对比度。在本专利技术的又一独立方面，第二棱镜2的第二侧2b和第一棱镜1的第二侧1b的交界所限定的顶点或末端位于MMD4’的ON像素所反射的光所形成的光锥或光束之外。这将避免在投影的图像上形成由于第二和/或第三棱镜的顶点导致的伪像。在第一近似中，将满足包含第一TIR表面的平面和包含第二TIR表面的平面相交处位于MMD4’的ON像素所反射的光所形成的光锥之外。使用采用底部照明的TRP使得结构紧凑。对于采用Manhattan类型的像素设计的FTP结构，即照射发生在像素结构的对角线方向，整个TIR结构必须成45°角放置，这将使其更大，因为上文提到的顶点之间的面积不得不被变得更大。在本专利技术的又一方面，进入棱镜组件的照射光是一种基色。三个棱镜组件中的每一个将接收一种不同基色的照射光，并且每一个微反射镜设备将由一种基色照射。例如，进入第一棱镜组件的照射光是红色；进入第二棱镜组件的照射光是绿色，而进入第三棱镜组件的照射光是蓝色。第一微反射镜设备由红色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高对比度投影系统的投影子系统，包括：三个数字微反射镜设备(MMD)和三个棱镜组件以及交叉双色棱镜组件，每一个所述数字微反射镜设备被安装在具有光学窗并且与所述三个棱镜组件中的一个相关联的封装中，对于每一个MMD和相关联的棱镜组件，所述窗直接面向第一棱镜(1)的第一侧(1a)；所述第一棱镜(1)的第二侧(1b)面向第二棱镜(2)的第一侧(2a)并与其平行，第二棱镜(2)的第一侧(2a)和第一棱镜(1)和第二棱镜(2)之间的第一空气间隙(AG1)提供具有第一临界角的第一TIR表面；所述第二棱镜(2)的第二侧(2b)面向第三棱镜(3)的第一侧(3a)并与其平行，第二侧(2b)和第二棱镜(2)和第三棱镜(3)之间的第二空气间隙(AG2)提供具有第二临界角的第二TIR表面；所述第三棱镜(3)的第二面(3b)面向交叉双色棱镜组件的进入侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.03 GB 1321305.31.一种用于高对比度投影系统的投影子系统，包括：三个数字微反射镜设备和三棱镜组件以及交叉双色棱镜组件，每一个所述数字微反射镜设备被安装在具有光学窗并且与所述三棱镜组件中的一个相关联的封装中，对于每一个数字微反射镜设备和相关联的棱镜组件，所述窗直接面向第一棱镜(1)的第一侧(1a)；所述第一棱镜(1)的第二侧(1b)面向第二棱镜(2)的第一侧(2a)并与其平行，第二棱镜(2)的第一侧(2a)和第一棱镜(1)和第二棱镜(2)之间的第一空气间隙(AG1)提供具有第一临界角的第一TIR表面；所述第二棱镜(2)的第二侧(2b)面向第三棱镜(3)的第一侧(3a)并与其平行，第二侧(2b)和第二棱镜(2)和第三棱镜(3)之间的第二空气间隙(AG2)提供具有第二临界角的第二TIR表面；所述第三棱镜(3)的第二面(3b)面向交叉双色棱镜组件的进入侧，其中所述第一TIR表面和所述第二TIR表面中的一个TIR表面被适配用于引导未被选择由所述投影系统成像的光离开第二棱镜(2)，而所述第一TIR表面和所述第二TIR表面中的另一个TIR表面被适配用于引导来自光源的光去往数字微反射镜设备(4’)。2.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，所述第三棱镜3提供在由ON像素反射的光所限定的光锥的两侧上的相等的光学工作距离。3.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，所述第二棱镜(2)的第二侧(2b)和所述第一棱镜(1)的第二侧(1b)的末端位于数字微反射镜设备(4’)的像素在它们处于ON状态下时所反射的光线限定的光锥之外。4.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，包含第一TIR表面的平面和包含第二TIR表面的平面的交界位于数字微反射镜设备的像素在它们处于ON状态下时所反射的光线限定的光锥之外。5.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，白光被分离成各个原色，所述分离不由交叉双色棱镜组件执行。6.根据权利要求5所述的投影子系统，其特征在于，所述白光由双色反射镜分离。7.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，所述交叉双色棱镜组件是X管。8.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，所述数字微反射镜设备具有在被通过绕一根轴旋转放置时可移动或可变形的微反射镜。9.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，所述数字微反射镜设备具有在被通过绕两根轴旋转放置时可移动或可变形的微反射镜。10.根据权利要求9所述的投影子系统，其特征在于，所述两根轴正交。11.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，还包括从激光器、激光二极管、表面发光二极管、侧面发光二极管、量子点中选择的光源。12.根据权利要求1所述的投影子系统，其特征在于，所述交叉双色棱镜组件包括蓝色和红色反射镜，并且蓝色反射镜被适配为具有s光的T50波长和p光的T50波长之间的最大绝对值差距，该最大绝对值差距为在玻璃中的45°入射角下的24nm或更小并且是不可忽略的，红色反射镜被适配为具有s光的T50波长和p光的T50波长之间的最大绝对值差距，该最大绝对值差距为在玻璃中的45°入射角下的32nm或更小并且是不可忽略的，所述蓝色反射镜被适配为具有T50波长的最大绝对值偏移，该最大绝对值偏移为在BK7玻璃中的在37°到53°中变化的入射角下的40nm，大致对应于空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·兰伯特，
申请(专利权)人：巴科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE