[发明专利]2D/3D数据投影仪

说明书

本申请是申请号为200480016965.4、申请日为2004年4月1日、发明名称为“2D/3D数据投影仪”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过投影显示图像的设备。

背景技术

当前的移动性趋势驱使用户的消费需求朝着越来越小的便携式设备发展，例如，移动电话，便携式数字助理，音乐和视频播放器，膝上型电脑，头戴式显示器等。由于尺寸变得越来越小，而功能越来越多，存在一个最基础的问题就是用非常小的设备来显示足够大的可见图像。由于如果不增加设备本身的尺寸，无法增大固定屏幕的尺寸，方便的用小设备提供可见图像的唯一合理方法就是使用一个数据投影仪对其进行投影。但是，当前的数据投影仪尺寸很大，并且实际应用中效率很低。

商业上可获得的数据投影仪使用高强度的宽带光源，例如白炽灯泡或者弧光灯。这些光源本身固有的效率很低，并且会产生热量，这将消耗大量的能量并且必须一个冷却系统。还提出使用LED作为数据投影仪的光源。但是，这些解决方案都没有很好的光学效率。在这些系统中，光源具有较低的外部效率，此外，在校准中损失了大部分的光。其次，这些解决方案在尺寸上仍然很大，并且消耗大量的能量，因此不能应用于广泛使用的电池技术当中。

在图像投影中，大多数观众感兴趣的另一个问题是3维(3D)投影的问题。目前的数据投影仪本身不能显示完全的彩色3D图像，并且为此设计的专用设备非常昂贵和稀少。只有支持3D的设备被普遍使用，媒体工业才能增加对3D电影，游戏以及其他娱乐的提供。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的数据投影仪，这种投影仪体积小，价格便宜，耗电量小，并且能够投影2D和3D图像。根据本发明的一个方面，提供一种数据投影仪，该数据投影仪包括：至少一个微显示器，其具有将被投射的图像；至少一个光源单元，包括至少一个光源芯片，所述的光源单元还包括至少一个光束形成元件，所述的至少一个光束形成元件包括多个以三维结构设置的表面，所述多个表面中的至少一个包括微结构光学器件；以及一个用于将微显示器上的图像投射到目标上的聚焦光学单元。

在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。

本发明的方法和系统提供了几个优点。该数据投影仪具有良好的能量效率，并且投影仪的图像具有均匀的亮度。该数据投影仪在尺寸上可以做得很小，重量很轻，并且使用寿命较长。该数据投影仪能够显示2D和3D的图像，用户可以在2D和3D图像之间自由切换。

附图说明

下面，将参照优选实施例和伴随的附图详细地描述本发明，其中：

附图1A表明了具有传统的光学配置的微显示照明光源，

附图1B表明了具有本发明的光学配置的微显示照明，

附图2A表明了利用传统的光学配置的光束发散，

附图2B表明了利用本发明的光学配置的光束发散，

附图3A表明了与光源集成在一起的光束形成元件，

附图3B表明了当没有使用光束形成元件时的射线轨迹，

附图3C表明了与光源集成在一起的光束形成元件的横截面，

附图3D表明了与光源集成在一起的光束形成元件的横截面，

附图3E表明了与光源集成在一起的光束形成元件的横截面，

附图3F表明了与光源集成在一起的光束形成元件的横截面，

附图3G表明了光束形成元件的另一个实施例，

附图3H和3I表明了附图3G所示的微结构的实施例，

附图4A表明了具有透射式LCD微显示器的单彩色投影仪，

附图4B表明了具有反射式DMD微显示器的单彩色投影仪，

附图4C表明了具有反射式LCoS微显示器的单彩色投影仪，

附图5表明了一个2D/3D LCD投影仪，其中使用了两种偏振状态，

附图6表明了一个2D/3D LCoS投影仪，其中使用了两种偏振状态，

附图7表明了一个LCD投影仪，其中使用了两种偏振状态，

附图8表明了一个LCoS投影仪，其中使用了两种偏振状态，

附图9A表明了具有分光合色棱镜(X-cube)光束合成器的彩色投影仪，

附图9B表明了具有一个分色镜光束合成器的彩色投影仪，

附图10A表明了具有一个光束引导元件以及三个光源单元的彩色投影仪，

附图10B表明了具有一个光束引导元件以及一个光源单元的彩色投影仪，