[发明专利]用于视频投影机的聚焦系统

说明书

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本发明涉及一种用于视频投影机的光束聚焦系统，包含至少一个图象缩微装置DMD(数字微镜装置)。基于图象缩微装置DMD(数字微镜装置)的视频投影系统与使用显象管的装置相比因其优质的图象，特别是因其亮度、分辨率以及小尺寸投影机，正得以日益推广。

简单地说一个图象缩微装置DMD由一套边长为16μm的正方形铝反射镜组成，其中每一个都组成投影图象的一个元素，即一个象素。该镜可以绕一对角线旋转±10度，并且所述旋转沿任一方向都是由位于镜下方旋转轴相对两侧上的两个电极的动作产生的。当该镜处于“静止”状态，即，当它不被两个电极中的一个吸引时，光以相对于镜面垂直线20度角击中该镜。当该镜沿一个方向旋转时，反射光线将偏离出所述投影透镜；因此，光线没有被发送到屏幕，即，该象素为“关”；如果旋转发生在相反方向，则该象素为“开”，因为所述反射光被发送到所述屏幕。

SRAM型(静态随机存取存储器)的各单元被连接到每一个象素，该存储器包含用于控制确保反射镜旋转的电极的所有信息。即使每个镜反射的光的亮度相同，由于人类眼睛的累积效应，也可通过改变保持象素“开”的期间使亮度发生变化。

一个视频投影机可包含1～3个图象缩微装置DMD。仅采用一个图象缩微装置DMD的解决方案非常有利于降低其成本、整体尺寸和重量。本发明主要涉及这种解决方案。

为了得到一个仅采用一个DMD装置时的彩色图象，所述图象缩微装置DMD的反射镜被三原色即红、绿和蓝色顺序照射。通过向一个被称作色轮的转轮发射照射灯的光来得到三原色，该色轮分成至少三个部分，每一部分由一个适合于产生三原色中一种颜色的分色滤光片组成。通过旋转该色轮，被发送到所述图象缩微装置DMD的光束将按顺序带有所有三种不同的颜色。

在视频投影机中要求光束聚焦。这通常是通过一个聚焦透镜系统，也称为“中继透镜”来获得；根据已知考勒(Kohler)的结构，聚焦平面可以在投影透镜的入口处得到，或根据临界的或阿贝(Abbe)的照射图，聚焦平面被定位在所述图象缩微装置DMD的表面。后一结构在对位于投影屏幕上的垂直中心定位方面占据优势，因为在图象缩微装置DMD上图象的尺寸已大到在不损失其亮度的情况下确保投影透镜在投影轴垂直方向上的位移在±6mm。在前向投影情况下，这允许屏幕上图象的垂直位移约等于该图象自身的高度。

已知的使用至少三个聚焦透镜的聚焦系统有图象质量差的缺点，其主要原因是色差现象、球面像差及还有被称为场弯曲的失真现象。另外所述聚焦透镜通常会产生相当大的图象畸变。

大家都知道色差现象是由于穿过一个聚焦透镜的光束聚焦平面是由光束各成分的波长所决定的，例如—束蓝光聚焦于靠近透镜的平面，而一束红光聚焦于离透镜较远的的平面；一束绿光则聚焦于红蓝光平面之间的中间平面。按照阿贝(Abbe)的照射图，在一视频投影机只包含一个图象缩微装置DMD的情况下，在图象缩微装置DMD的平面上的聚焦是三原色的聚焦平面之间折中的结果。同样的原理也适用于考勒(Kohler)的结构，其中光束聚焦于投影透镜的入口。

球面像差发生在一光束穿过一个聚焦透镜时，此时所述光束的所谓边际光线，即，穿过透镜边缘的光线，将聚焦到离穿过透镜中心区域的所谓傍轴光线的透镜平面较近的点。在这种情况下聚焦也是中心或傍轴光线和边缘光线之间折中的结果。场弯曲现象是由于透镜聚焦的图象被正确聚焦在一个弯曲的表面而不是在一个平面造成的。还是在这种情况下，作为所述排列在一个平面上的图象微处理装置DMD的反射镜，聚焦也是折中的结果。最后，变形一词指的是图象的几何变形，最重要的是所谓的“倾斜”变形，该变形发生在当一矩形的光透过透镜系统后形成一平行四边形，此变形称为枕形失真和桶形失真。

为了减少上述失真和变形，通常采用适当的透镜系统，其中每一影响都被一特殊的光学器件所校正。其结果是增加了透镜的个数及随之而来的更复杂的投影及更高的费用。

本发明的目的在于解决上述缺陷及提供一种用于视频投影的聚焦系统，同已有解决方案相比有改进的结构和更有效。

在这种情形下，本发明的主要目的是提供一种避免上述缺陷的视频投影的聚焦系统，它能以一种更简单更经济的方式均匀且少形变地聚焦一图象，它能在使用更少的透镜数量的同时大大地提高图象的质量。

为了达到这一目标，本发明的目的在于提供一种包含所附权利要求特征的用于视频投影的聚焦系统，该权利要求和本说明书构成一个整体。