[实用新型]一种高清晰度投影装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字投影装置，尤其涉及一种高清晰度投影装置。

背景技术

DLP是“Digital Light Procession”的缩写，即为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于TI(美国德州仪器)公司开发的数字微镜晶片(DMD)来实现数字光学处理过程。

常见DLP装置的原理是将光源发射出的光通过光学透镜和Rod(光棒)将光均匀化，经过处理后的光通过一个色轮(Color Wheel)，将光分成RGB三色(或者RGBW等更多色)，再将色彩由透镜投射在DMD芯片上，最后反射经过投影镜头在投影屏幕上成像。DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的。以XGA解析度的DMD芯片为例，在宽1cm，长1.4cm的面积里有1024×768＝786432个微镜单元，每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。由于像素与芯片本身都相当微小，因此业界也称这些采用微型显示装置的产品为微显示器。

现今的DMD投影技术的投射分辨率已经达到了4k(4096*2160)的水平，但是其通常的方案是由2k的分辨率的DMD经过扫描来得到4k的分辨率，并不是物理阵列上的4k分辨率。随着分辨率的提升，DMD技术也有它很难逾越的瓶颈，一是微镜片数太多，无坏点的质量要求对于一个集成芯片制造难度增大，二是芯片面积增大，制作成本增加，三是芯片数据吞吐速率很难跟上，需要的数据传输速率极高，四是微镜片的大小已经达到5.4微米，再制作更小的镜片非常困难，而且光的衍射效应也愈加明显。因此DMD技术随着分辨率达到8k则遇到诸多困难，在高分辨率领域需要有解决方案。

另一个非常主要的困难是随着光源技术的发展，各种激光等高亮度光源的应用，对投影装置中器件的耐热要求提出了新的挑战。在几万流明的投影机中，光学器件中的光功率将达到几百瓦，其中的光吸收产生的热量将十分明显，严重影响着光学性能。

随着分辨率的提升，对高解像力的镜头要求也随之大大提高。而在DLP系统中，不论远心光路或者是非远心光路，都需要有一个较长的后焦，从而使得镜头设计难度很高。在4k乃至8k的分辨率要求下，这种要求简直是苛刻。因此如果能减少后焦的要求，则投影镜头要求大大降低，很多通用的摄像镜头也可以使用，这样可选择的投影镜头种类也更丰富了。

中国专利文献CN201510532549.X，显示了高亮度的偏振投影仪结构。这一技术使得光源分成三种颜色射到DMD上，在每个DMD可以承受的光功率有限制的前提下，可以把最终的亮度提升三倍左右。但是虽然亮度提升了三倍，但是投影镜头的后焦变得极长，镜头设计很难。而且这里还有三个DMD的像要在成像端对齐，否则三种颜色的像就有色差，精度要求极高。最关键的是其分辨率完全没有提高。专利CN200610140263.8也是同样分色的手段来提高亮度。分色的手段不会提高分辨率。

现有能提高分辨率的投影技术，除了DMD分辨率本身的提高以外，就只有屏幕拼接融合了。但是屏幕拼接融合最大的问题是需要多台机器，在很多影院的场合，是没有多台投影机位的空间的；而且多台机器之间的同步问题要复杂，远没有一台机器内部同步那么容易。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高清晰度投影装置，能够在一台投影装置的内部进行DMD级别的拼接融合，从而一步解决了亮度提升，分辨率提升，图像同步等瓶颈问题，并且将现有投影技术提高到了人眼分辨的极限，使得投影体验大大提高。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种高清晰度投影装置，包括投影镜头和数字微镜晶片，其中，所述数字微镜晶片的数目为多个，所述多个数字微镜晶片通过棱镜成像后组合拼接在一起形成中间画像，所述中间画像作为投影镜头新的虚拟DMD进行投影。

上述的高清晰度投影装置，其中，所述多个数字微镜晶片沿投影镜头的径向布置，每个数字微镜晶片对应一个直角棱镜，对应每一个数字微镜晶片的照明光路的光束通过直角棱镜斜面进入棱镜，然后穿过棱镜到达数字微镜晶片，数字微镜晶片调制的反射光再第二次射入棱镜，通过棱镜的内斜面发生内全反射后射出棱镜，进入投影镜头从而成像。

上述的高清晰度投影装置，其中，所述数字微镜晶片和直角棱镜的数目为四个，组合拼接后中间画像的面积为数字微镜晶片的四倍。

上述的高清晰度投影装置，其中，所述四个直角棱镜拼接成倒金字塔形状。