專利名稱：便攜式投影儀的光學系統(tǒng)及使用其的移動通信終端的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及投影儀的光學系統(tǒng)，且更為具體地說，涉及便攜式投影儀的光學系統(tǒng)及使用該光學系統(tǒng)的移動通信終端。
背景技術：
顯示設備近來的趨勢是提供大屏幕尺寸并且輕和薄。這種顯示設備中，投影儀因為其能夠實現(xiàn)大于等于100英寸的大屏幕，所以其成為亮點。
這種投影儀是將從微設備，比如液晶顯示(LCD)面板、反射性硅基液晶(LCOS)面板或數(shù)字微鏡設備(DMD)面板產(chǎn)生的圖像投射到屏幕上，從而顯示圖像的顯示設備。
通常，根據(jù)在投影儀中使用的微設備的數(shù)目，將投影儀分類為單面板類型、雙面板類型，或三面板類型。
在單面板類型投影儀中，以時分方式將白光分為彩色光分量，且將分開的彩色光分量照射到單個微設備。在雙面板類型投影儀中，以空分和時分方式將白光分為彩色光分量，且將彩色光分量照射到兩個微設備。在三面板類型投影儀中，以空分方式將白光分為彩色光分量，且將彩色光分量照射到三個微設備。
圖1是說明了通常的單面板類型投影儀的布置的示意圖。圖2是說明了通常的三面板類型投影儀的布置的透視圖。
如圖1所示，該單面板類型投影儀包括光源2、色鼓3，棒形透鏡4，照明透鏡5和6，微設備7，棱鏡8和投影透鏡單元1。
在所示的單面板類型投影儀中，從光源2發(fā)出的光在通過色鼓3時被分為紅、綠和藍光束。在通過棒型透鏡4時該分開的光束被調(diào)整(modulate)以具有均勻的亮度。然后，光束在通過照明透鏡5和6以及棱鏡8之后，入射在微設備7上。
該入射的光束在通過微設備7時具有圖像信號，且在通過棱鏡8和投影透鏡單元1之后被投射在屏幕上。
此外，如圖2所示，三面板類型投影儀包括分色鏡(dichroic mirror)9，以將從光源2發(fā)出的光分為紅、綠和藍光束。該分開的紅、綠和藍光束分別入射在相應的LCD面板10上。然后，構成入射光束以經(jīng)投影透鏡單元1投射在屏幕上。
但是，具有上述布置的現(xiàn)有投影儀的問題在于它們不僅需要大量的光學元件，而且由于其光學系統(tǒng)的三維布置，還需要過大的安裝空間。
這種光學系統(tǒng)的布置使得其不可能減少投影儀的整個尺寸。
而且，因為從光源到投影透鏡單元的光傳播路徑很長，現(xiàn)有的投影儀通常經(jīng)受光的損耗。因此，現(xiàn)有的投影儀在顯示亮和生動的圖像上受到限制。
另外，因為光學系統(tǒng)的三維布置，現(xiàn)有的投影儀的問題在于光學元件的布置不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)和使用其的移動通信終端，其基本上避免了因為現(xiàn)有技術的限制和缺點引起的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的是提供一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)和使用其的移動通信終端，其具有新穎的布置，能夠最小化光學系統(tǒng)的空間，由此實現(xiàn)投影儀的整個尺寸的減少。
本發(fā)明的另一目的是提供一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)和使用其的移動通信終端，其能夠最小化光路徑，由此實現(xiàn)光損耗的減少。
本發(fā)明的再一目的是提供一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)和使用其的移動通信終端，其能夠實現(xiàn)光學元件的穩(wěn)定布置。
本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特征將在隨后的說明中部分地描述，經(jīng)過以下檢驗或從本發(fā)明的實踐中學習，上述優(yōu)點、目的和特征對于本領域的普通技術人員來說是顯而易見的。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以如所附說明書及其權利要求書和附圖中所特別指出的來實現(xiàn)和獲得。
為實現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它的優(yōu)點，以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如這里具體地和廣泛地描述的，便攜式投影儀的光學系統(tǒng)包括光透射部件，其具有第一和第二表面；光源器件，其用于發(fā)射光束到該部件的第一表面上，從而允許光束透射到該部件；和一個或多個光學元件，其被支撐在該部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射(diffracting)從光源器件入射的光束到光透射部件中，和接下來再生和發(fā)射圖像到該部件的外部。
這里，光透射部件可以是玻璃部件、透明塑料部件或具有大氣或真空壓力內(nèi)部的空心部件。
該光透射部件可以是線性和平坦表面。作為選擇地，在該光透射部件的所有表面中，其上支持光學元件的至少一個表面可以是凸起或凹陷的。
該光源器件可以是從激光二極管、發(fā)光二極管和有機電致發(fā)光元件中選擇的任意一個。該光源器件可以是用于發(fā)射具有單一波長的光束或具有彼此不同波長的光束的發(fā)光元件或發(fā)光元件陣列。
每個光學元件可以采用平板的形式。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)，其包括光透射部件，其具有第一和第二表面；光源器件，其用于基于外部圖像信號發(fā)射光束到部件的第一表面上，從而允許光束透射到該部件中；一個或多個光學元件，且被支撐在該部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射和反射從光源器件入射的光束到該部件中，和至少一個掃描鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的一個上，用于基于外部控制信號掃描從光學元件衍射和反射的光束到部件外側的外部屏幕上。
這里，光學元件可包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；和至少一個透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射衍射的光束到掃描鏡。而且，該光學系統(tǒng)可以進一步包括放置在分光器面對光源器件的表面上的棱鏡，用于改變從光源器件入射的光束的路徑。
該光學元件可包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；第一透鏡，其被放置在分光器面對光源器件的表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；和至少一個第二透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射衍射的光束到掃描鏡。
這里，其上入射光束的第一透鏡的第一表面具有用于會聚光束的光柵角，且從其發(fā)射光束的第一透鏡的第二表面可具有用于改變光束的路徑的光柵角。
該光學元件可包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；第一透鏡，其被放置在分光器面對光源器件的表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；板，其被放置在第一透鏡面對光源器件的表面上，且具有用于除去從光源器件發(fā)射的光束的散斑噪聲(speckle noise)的不規(guī)則表面圖形；和至少一個第二透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，從而發(fā)射該衍射的光束到掃描鏡。
該光學系統(tǒng)可進一步包括驅動器，以同時在一個方向往復分光器、第一透鏡和板。
該光學元件可包括至少一個第一透鏡，其被支撐在部件的第一表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；第二透鏡，其被支撐在部件的第二表面上，用于合成從第一透鏡衍射的光束；濾色器，其被支撐在部件的第一表面上，用于分開從第二透鏡合成的光束的彩色光分量；和至少一個第三透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，以衍射從濾色器發(fā)射的光束，從而發(fā)射該衍射的光束到掃描鏡。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)，其包括光透射部件，其具有第一和第二表面；光源器件，其用于發(fā)射光束到部件的第一表面上，從而允許將光束透射到該部件中；一個或多個第一光學元件，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射和反射從光源器件入射的光束；至少一個顯示元件，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于在接收從第一光學元件衍射和反射的光束的情況下再生圖像；和至少一個第二光學元件，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于放大和發(fā)射從顯示元件再生的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，其提供了使用光學系統(tǒng)的移動通信終端。該光學系統(tǒng)包括光透射部件和附加到光透射部件的、用于再生和發(fā)射來自入射光束的圖像的多個光學元件，該移動通信終端包括主體，其具有多個鍵盤和孔；蓋子，其具有顯示面板且被配置與主體連接；光透射部件，其在主體中被安裝在其孔穿過主體的主體的側表面處，該光透射部件適于通過孔發(fā)射再生圖像的光束到主體的外側；和光源器件，其被安裝在主體中，用于發(fā)射光束到被附加到光透射部件的至少一個表面的光學元件。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種使用光學系統(tǒng)的移動通信終端，該光學系統(tǒng)包括光透射部件和附加到光透射部件的、用于再生和發(fā)射來自入射光束的圖像的多個光學元件，該移動通信終端包括主體，其具有多個鍵盤；蓋子，其具有顯示面板且被配置與主體連接；支撐部件，其被可轉動地安裝到該蓋子；溝槽，其在支撐部件中以支撐部件的縱向方向形成；連接件，其可沿著溝槽滑動；殼體，其連接到該連接件的一端，且具有在其側面位置形成的孔；光透射部件，其被安裝在殼體中，用于通過該孔發(fā)射再生圖像的光束到殼體的外側；和光源器件，其被安裝在殼體中，用于發(fā)射光束到被附加到光透射部件的至少一個表面的光學元件。
應該理解本發(fā)明的前述一般描述和下面的具體描述都是示例性和說明性的，并且意在提供本發(fā)明如權利要求所述的進一步解釋。


附圖是為了能進一步理解本發(fā)明而包含的，并且被納入本說明書中構成本說明書的一部分，這些附圖示出了本發(fā)明的一個或多個實施例，并用于與本說明書一起對本發(fā)明的原理進行說明。在附圖中圖1是說明了通常的單面板類型投影儀的布置的視圖；圖2是說明了通常的三面板類型投影儀的布置的視圖；圖3A和3B是說明了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖；圖4A到4E是說明了根據(jù)本發(fā)明可用在便攜式投影儀的光學系統(tǒng)中的DOE透鏡的視圖；圖5是說明了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖；圖6A和6B是說明了在圖5的透鏡表面形成的光柵的視圖；圖7是說明了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖；圖8是說明了在圖7的板上產(chǎn)生的全息圖形的視圖；圖9是說明了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖；圖10到18是說明了根據(jù)本發(fā)明的使用便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的移動激光投影電話的示意圖。
具體實施例方式
下面將詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中示出了其實例。在任何可能的地方，在整個附圖中使用相同的參考數(shù)字表示相同或相似的部分。
本發(fā)明的概念是提供一種便攜式投影儀，其中在光透射部件的兩個相對表面布置多個光學元件以實現(xiàn)光學元件的穩(wěn)定布置，且通過光透射部件透射光束以減少光路徑的長度。
本發(fā)明的光學系統(tǒng)基本上包括光透射部件、光源器件和多個光學元件。
這里，光透射部件可以是玻璃部件、透明塑料部件或具有大氣或真空壓力內(nèi)部的空心部件。當然，應該理解其它材料可用于形成光透射部件，只要它們具有高的光透射效率，且光透射部件的尺寸可以基于光學系統(tǒng)的設計來確定。
當情況需要時，制造光透射部件以具有圓形、半圓形、三角形或多邊形截面。
在本發(fā)明的實施例中，光透射部件被制造為具有線性和平坦表面。
根據(jù)光學系統(tǒng)的設計，在光透射部件的所有表面中，其上支撐光學元件的一些表面區(qū)域被制造為凸起或凹陷的。
設計光源器件以發(fā)射光束到光透射部件的第一表面上，從而允許光束被透射到部件中。
這里，光源器件可以是從激光二極管、發(fā)光二極管和有機電致發(fā)光元件中選擇的一個。優(yōu)選地，該投影儀的光學系統(tǒng)包括激光二極管以便減少投影儀的整個尺寸。
當情況需要時，光源器件可采取用于發(fā)出具有單一波長的光束或具有彼此不同的波長的光束的一個或多個發(fā)光元件的陣列形式。
在本發(fā)明的實施例中，該光源器件包括用于產(chǎn)生紅光束的紅光源，用于產(chǎn)生綠光束的綠光源，和用于產(chǎn)生藍光束的藍光源；該紅光源、綠光源和藍光源被放置在彼此相同的表面上，使得它們沿著同一線彼此平行的布置。
該光源器件可被支撐在光透射部件的第一表面上，或可被支撐在與第一表面分開預定距離的另一部件上。
該光透射部件包括面對第一表面的第二表面，且在光透射部件的第一和第二表面的至少一個上支撐該光學元件。該光學元件用于衍射從光源器件入射的光束到光透射部件中，且接下來再生和發(fā)射圖像到部件外側的外部屏幕上。
在本發(fā)明的實施例中，該光透射部件的第一和第二表面被布置以彼此面對。
優(yōu)選地，該光學元件可以包括從衍射光學元件、全息光學元件、平面鏡，微顯示器和掃描鏡選擇的一個或多個元件。優(yōu)選地，該光學元件可以分別以平板的形式制造。
根據(jù)光學系統(tǒng)的設計，本發(fā)明的光學元件能夠被制造為多種形式。
在本發(fā)明的光學系統(tǒng)中，該支撐在光透射部件的第一或第二表面上的光學元件沿著同一線彼此平行布置。
可以以預定角度，交替放置支撐在光透射部件的第一表面上的光學元件和支撐在光透射部件的第二表面上的光學元件。
這種交替布置的原因是最小化光透射路徑。
為最優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的光學系統(tǒng)的配置，優(yōu)選地，在光透射部件的第一表面上布置具有驅動電路的光學元件，且在光透射部件的第二表面上布置不具有驅動電路的光學元件。
需要電路布置的光學元件被集中在一側的原因是最大化空間的使用，由此實現(xiàn)光學系統(tǒng)的整個尺寸的顯著減少。
同時，本發(fā)明的光學系統(tǒng)可使用至少一個掃描鏡以掃描外部屏幕上的圖像，或可以使用微顯示器和投影透鏡用于投射圖像到外部屏幕上。
在使用掃描鏡的光學系統(tǒng)中，如果光源器件基于外部圖像信號發(fā)射光束到光學元件，且光學元件衍射和反射從光源器件入射的光束，則掃描鏡基于外部控制信號掃描從光學元件衍射和反射的光束，以再生圖像到位于光透射部件外側的外部屏幕上。
在使用微顯示器的光學系統(tǒng)中，如果光源器件發(fā)射光束到光學元件，且光學元件衍射和反射從光源器件入射的光束，則微顯示器在接收從光學元件衍射和反射的光束的情況下再生圖像，且投影透鏡放大從微顯示器再生的圖像，從而發(fā)射放大的圖像到外部屏幕上。
圖3A和3B是說明了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖。
特別的，圖3A說明了使用掃描鏡的光學系統(tǒng)，且圖3B說明了使用微顯示器的光學系統(tǒng)。
如圖3A所示，本發(fā)明的便攜式投影儀包括光透射部件50，光源器件51，第一、第二和第三分束器(beam splitter)52、53和54，第一和第二鏡55和56，衍射透鏡57，掃描鏡58和多個棱鏡59。
光透射部件50可以是玻璃部件、透明塑料部件或具有大氣或真空壓力內(nèi)部的空心部件。當然，應該理解其它材料可用于形成光透射部件50，只要它們具有高的光透射效率，且基于光學系統(tǒng)的設計確定光透射部件50的尺寸。
當情況需要時，光透射部件50可具有圓形、半圓形、三角形或多邊形截面。
在本發(fā)明的實施例中，制造光透射部件50以具有線性和平坦表面。
根據(jù)光學系統(tǒng)的設計，在光透射部件50的所有表面中，其上支撐第一、第二和第三分束器52、53和54，第一和第二鏡55和56，衍射透鏡57和掃描鏡58的一些表面區(qū)域被制造為凸起或凹陷的。
設計光源器件51以基于外部圖像信號發(fā)射光束到光透射部件50的第一表面上，從而允許光束被透射到光透射部件50中。
光源器件51包括紅激光源51a、綠激光源51b，和藍激光源51c。光源器件51可以被支撐在光透射部件50的第一表面上，或可被支撐在另一部件上，且同時和第一表面分開預定的距離。
棱鏡59被分別放置在第一、第二和第三分束器52、53和54上。該棱鏡59用于改變從光源器件51入射的光束的方向。
當情況需要時，如果分束器由具有用于改變從光源器件入射的光束路徑的光柵角的分光器代替，省略棱鏡。
這里，在每個分光器面對光源器件51的表面形成光柵角。
附加有棱鏡59的第一分束器52被支撐在部件50的第一表面上，且用于衍射從紅激光源51a入射的光束，以發(fā)射衍射的光束到部件50的第二表面上。
第一分束器52能夠在執(zhí)行綠色和藍色波長的全反射時透射紅色波長。
附加有棱鏡59的第二分束器53被支撐在部件50的第一表面上，且用于不僅衍射從綠激光源51b入射的光束，而且衍射從第一鏡55反射的光束，以發(fā)射衍射的光束到光透射部件50的第二表面上。
第二分束器53能夠在執(zhí)行紅色和藍色波長的全反射時透射綠色波長。
附加有棱鏡59的第三分束器54被支撐在光透射部件50的第一表面上，且不僅用于衍射從藍激光源51c入射的光束，而且衍射從第二鏡56反射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到部件50的第二表面上。
第三分束器54能夠在執(zhí)行紅色和綠色波長的全反射時透射藍色波長。
第一鏡55被支撐在部件50的第二表面上，且用于反射從第一分束器52衍射的光束。
第二鏡56被支撐在部件50的第二表面上，且用于反射從第二分束器53衍射的光束。
衍射透鏡57被支撐在部件50的第二表面上，且用于衍射從第三分束器54衍射的光束。
這里，衍射透鏡57可以是圓形衍射光學元件。
掃描鏡58被支撐在部件50的第一表面上，且用于基于外部控制信號掃描從衍射透鏡57衍射的光束。
優(yōu)選地，布置光透射部件50的第一和第二表面彼此面對。優(yōu)選地，分別以平板的形式制造第一、第二和第三分束器52、53和54，第一和第二鏡55和56，衍射透鏡57和掃描鏡58。
另外，在光透射部件50的第一表面上支撐第一、第二和第三分束器52、53和54以及掃描鏡58，同時沿著相同的線彼此平行的布置，在光透射部件50的第二表面上支撐第一和第二鏡55和56以及衍射透鏡57，且同時沿著相同的線彼此平行的布置。
以預定角度，交替設置在光透射部件50的第一表面上支撐的第一、第二和第三分束器52、53和54以及掃描鏡58，和在光透射部件50的第二表面上支撐的第一及第二鏡55和56，以及衍射透鏡57。
這種交替布置的原因是最小化光透射路徑。
為最優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的光學系統(tǒng)的布置，需要在光透射部件50的第一表面上布置具有驅動電路的光學元件，而在光透射部件50的第二表面上布置不具有驅動電路的光學元件。
需要電路布置的光學元件被集中在一側的原因在于最小化空間的使用，由此實現(xiàn)光學系統(tǒng)的尺寸的顯著減少。
現(xiàn)在，將解釋具有上述配置的根據(jù)本發(fā)明的便攜式投影儀的工作方法。
如圖3A所示，首先，包括紅激光源51a、綠激光源51b和藍激光源51c的光源器件51基于外部圖像信號發(fā)射光束到光透射部件50的第一表面上。
從紅激光源51a發(fā)射的光束入射在被支撐在光透射部件50的第一表面上同時附加到棱鏡59的第一分束器52上。
接下來，第一分束器52衍射入射光束，以發(fā)射衍射的光束到位于光透射部件50的第二表面上的第一鏡55。
之后，第一鏡55反射從第一分束器52衍射的光束到位于光透射部件50的第一表面上的第二分束器53。
同時，從綠激光源51b發(fā)射的光束入射在被支撐在光透射部件50的第一表面上且同時附加到棱鏡59的第二分束器53上。
設計第二分束器53以在執(zhí)行紅色波長的全反射的同時透射綠色波長。因此，第二分束器53不僅衍射從綠激光源51b入射的綠光束，而且衍射從第一鏡55反射的紅光束，以發(fā)射衍射的光束到位于光透射部件50的第二表面上的第二鏡56。
之后，第二鏡56反射從第二分束器53衍射的光束到位于光透射部件50的第一表面上的第三分束器54。
同時，從藍激光源51c發(fā)射的光束入射在被支撐在光透射部件50的第一表面上且附加到棱鏡59的第三分束器54上。
設計第三分束器54以在執(zhí)行紅色和綠色波長的全發(fā)射的同時透射藍色波長。因此，第三分束器54不僅衍射從藍激光源51c入射的藍光束，還衍射從第二鏡56反射的紅色和綠色光束，以發(fā)射該衍射的光束到位于光透射部件50的第二表面上的衍射透鏡57。
之后，從衍射透鏡57衍射的紅、綠和藍光束入射在位于部件50的第一表面上的第二鏡58上。由此，掃描鏡58掃描和發(fā)射入射光束到外部屏幕上。
這里，掃描鏡58可包括水平地掃描入射光束的一維掃描鏡和垂直地掃描入射光束的一維掃描鏡，或可以是垂直地和水平地掃描入射光束的二維掃描鏡。
在本發(fā)明中，電控光束掃描鏡(galvano mirror)用作掃描鏡58。
圖3B說明了使用微顯示器代替掃描鏡的光學系統(tǒng)。
微顯示器60用于在接收從衍射透鏡57衍射的光束的情況下再生圖像。在該情況中，提供投影透鏡61以放大從微顯示器60再生的圖像，從而發(fā)射該放大的圖像到外部屏幕上。
圖4A到4E是說明了根據(jù)本發(fā)明的可用在便攜式投影儀的光學系統(tǒng)中的DOE透鏡。根據(jù)光學系統(tǒng)的設計，可使用多種DOE透鏡。
圖5是說明了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖。
如圖5所示，本發(fā)明的投影儀包括光透射部件50，光源器件51，第一、第二和第三透鏡72、73和74，第一、第二和第三鏡75、76和77，衍射透鏡78和掃描鏡79。
第一透鏡72可以是衍射光學元件(DOE)類型透鏡。根據(jù)光學系統(tǒng)的設計，可使用多種DOE透鏡。
制造第一透鏡72使得激光束入射其上的上表面具有和激光束從其發(fā)射的其下表面不同的光柵狀態(tài)。
如圖6A和6B所示，第一透鏡72的激光束入射表面具有用于會聚激光束的光柵角，而第一透鏡72的激光束發(fā)射表面具有用于改變激光束的路徑的光柵角。
這種透鏡的光柵結構可以根據(jù)光學系統(tǒng)的設計以多種方式改變。
第二透鏡73被支撐在部件50的第一表面上，且用于不僅衍射從綠激光源51b入射的光束，還衍射從第一鏡75反射的光束，以發(fā)射衍射的光束到部件50的第二表面上。
雖然第二透鏡73具有和第一透鏡72相同的光柵結構，其不同在于在其上入射從第一鏡75反射的光束的第二透鏡73的表面設置分束器(沒有示出)，該分束器適于在執(zhí)行紅色波長的全反射的同時透射綠色波長。
第三透鏡74被支撐在光透射部件50的第一表面上，且用于不僅衍射從藍激光源51c入射的光束，且衍射從第二鏡76反射的光束，以發(fā)射衍射的光束到部件50的第二表面上。
雖然第三透鏡74具有和第一透鏡72相同的光柵結構，其不同在于在入射從第二鏡76反射的光束的第三透鏡74的表面上提供分束器(沒有示出)，該分束器適于在執(zhí)行紅色和綠色波長的全反射的同時透射藍波長。
在部件50的第二表面上支撐第一鏡75，且其用于反射從第一透鏡72衍射的光束。
第二鏡76被支撐在部件50的第二表面上，且其用于反射從第二透鏡73衍射的光束。
第三鏡77被支撐在部件50的第二表面上，且其用于反射從第三透鏡73衍射的光束。
衍射透鏡78被支撐在部件50的第一表面上，且其用于衍射從第三鏡77反射的光束。
衍射透鏡78可使用圓形衍射光學元件。
掃描鏡79被支撐在部件50的第二表面上，且其基于外部控制信號用于掃描從衍射透鏡78衍射的光束。
這里，掃描鏡79可使用以二維方式掃描入射光束的電控光束掃描鏡。
作為選擇地，該掃描鏡79可以由兩個掃描鏡代替。
在作為選擇的實施例中，兩個掃描鏡包括水平地掃描入射光束的電控光束掃描鏡，和垂直地掃描入射光束的電控光束掃描鏡。
雖然沒有示出，以和上述本發(fā)明第一實施例相同的方式，制造根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學系統(tǒng)以使用微顯示器(micro-display)代替掃描鏡。
圖7是說明了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖。
如圖7所示，在本發(fā)明的第三實施例中，提供散斑噪聲去除器(speckle noise remover)80以去除激光束的噪聲。
散斑噪聲去除器80位于部件50的第一表面上。
該散斑噪聲去除器80包括至少一個分光器83，位于分光器83上的透鏡82，和位于透鏡82上的板81，該分光器83、透鏡82和板81彼此集成形成。
分光器83位于部件50的第一表面上，且用于透射從光源器件51發(fā)射的特定波長的光束。
透鏡82位于分光器83面對光源器件51的表面上，且用于衍射從光源器件51發(fā)射的光束。
這里，透鏡82可以是具有如圖6A和6B所示的光柵角的DOE透鏡。
板81位于透鏡82面對光源器件51的表面上，且具有用于去除從光源器件51發(fā)射的光束的散斑噪聲的不規(guī)則表面圖形。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，隨機相位板(RPP)用作板81。
如圖8所示，需要板81的圖形是由計算機生成的全息圖形。這種圖形改變激光束的相位為π。
該板81的面積優(yōu)選地大于分光器83或透鏡82的面積。
提供驅動器85以同時以一個方向往復分光器83、透鏡82和板81。
這里，配置驅動器85以引起用于去除光束的散斑噪聲的散斑噪聲去除器80的板81的精細振動。
雖然能夠引起具有短位移的振動的任意其它裝置可用作驅動器85，優(yōu)選地使用由電場振動的電磁元件，或在由壓電現(xiàn)象擴展或壓縮的同時振動的壓電元件。
現(xiàn)在，將解釋具有上述配置的根據(jù)本發(fā)明第三實施例的光束的路徑。
如圖7所示，從光源器件51發(fā)射的激光束入射在部件50的第一表面上，使得它們通過散斑噪聲去除器80。由此，去除了散斑噪聲的光束由位于部件50的第二表面上的鏡86、87和88反射。
接下來，反射的光束在通過DOE透鏡89及90和掃描鏡91之后，被發(fā)射到外部屏幕上。
這里，掃描鏡91可以是以二維方式掃描入射光束的電控光束掃描鏡。
當情況需要時，掃描鏡91可以由兩個掃描鏡代替。
雖然沒有示出，以和上述本發(fā)明第一實施例相同的方式，可以制造根據(jù)本發(fā)明第三實施例的光學系統(tǒng)以使用微顯示器代替掃描鏡。
圖9是說明了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的透視圖。
如圖9所示，根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光學系統(tǒng)包括光源器件51，多個DOE透鏡100、101和105，濾色器102和第一及第二掃描鏡103及104。
從光源器件51發(fā)射的激光束由DOE透鏡105衍射。之后，該衍射的光束再次由位于部件50的第二表面上的DOE透鏡100衍射。
接下來，衍射的光束由DOE透鏡101合成，且之后合成的光束由位于部件50的第二表面上的濾色器102分開。
在通過第一及第二掃描鏡103和104會之后，分開的光束被發(fā)射到外部屏幕上。
這里，第一掃描鏡103可以是水平地掃描入射光束的電控光束掃描鏡，且第二掃描鏡104可以是垂直地掃描入射光束的電控光束掃描鏡。
當情況需要時，兩個掃描鏡可由以二維方式掃描入射光束的單一電控光束掃描鏡代替。
雖然沒有示出，以和上述本發(fā)明的第一實施例相同的方式，可以制造根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光學系統(tǒng)以使用微顯示器代替掃描鏡。
具有上述工作方法的根據(jù)本發(fā)明的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)光學元件的穩(wěn)定布置，還因為通過光透射部件透射光束而減少了光路徑的長度。因此，本發(fā)明的光學系統(tǒng)能夠實現(xiàn)尺寸和重量的減少，且因此，適于便攜式投影儀。
圖10和11是說明了根據(jù)本發(fā)明的使用用于便攜式投影儀的光學系統(tǒng)的移動激光投影電話的示意圖。如圖10和11所示，本發(fā)明的光學系統(tǒng)可方便地應用于具有小的內(nèi)部空間的設備，比如移動電話。
移動電話110包括主體112和蓋子111。
向主體112設置有多個鍵盤和孔113。而蓋子111設置有顯示面板，且其與主體112連接。
光透射部件50在主體112的側表面處被安裝在主體112中，其中孔113穿過該主體112。由此，光透射部件50能夠通過孔113發(fā)射再生圖像的光束到主體112的外側。
光源器件51被安裝在主體112中，且其適于發(fā)射光束到被附加到光透射部件50的一個或多個確定表面的光學元件上。
如圖12和13所示，作為選擇地，附加有光學元件的光透射部件50和光源器件51可由殼體114保護。
在該情況中，孔113可以穿過殼體114的外圍位置，使得再生圖像的光束能被從光透射部件50發(fā)射到殼體114的外側。
在殼體114的外圍表面處在孔113周圍形成可以多個隆起(knurl)115。
隆起115是用作防止當用戶打開殼體114時手指滑動的裝置，以便調(diào)整投影儀的投影方向。
圖14和15是說明了使用如圖12所示在殼體中容納的投影儀的移動電話的多種實例的視圖。
圖16、17和18說明了在移動電話的蓋子中安裝的投影儀的另一實例。
如圖16、17和18所示，設置有多個鍵盤的移動電話的主體112被連接設置有顯示面板的蓋子111。
支撐部件116被可轉動地安裝在蓋子111上。支撐部件116具有沿著其縱向形成的溝槽117。
在溝槽117中容納連接件118以沿著溝槽117滑動。在其側面位置具有孔的殼體114連接到連接件118的一端。
在該情況中，光透射部件50被安裝在殼體114中，使得再生圖像的光束被從光透射部件50通過孔發(fā)射到殼體114的外側。
殼體114還容納光源器件以發(fā)射光束到被附加到光透射部件50的表面的光學元件上。
從上述描述可以看出，在根據(jù)本發(fā)明的便攜式投影儀的光學系統(tǒng)和使用其的移動傳輸終端中，在光透射部件的兩個相對表面布置多個光學元件，由此穩(wěn)定光學元件的布置。另外，本發(fā)明允許光束透射通過光透射部件。這具有減少光路徑長度的效果。
因此，本發(fā)明能夠實現(xiàn)投影儀的尺寸和重量的降低。因此，本發(fā)明可應用于所有種類的便攜式設備，比如移動電話，且使得能夠按照情況要求進行多種設計，產(chǎn)生更廣的應用范圍。
對于本領域普通技術人員來說很明顯可以對本發(fā)明做出多種修改和變更。因此，本發(fā)明意在覆蓋在所附權利要求及其等效物范圍內(nèi)提供的本發(fā)明的修改和變化。
權利要求
1.一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)，其包括光透射部件，其具有第一和第二表面；光源器件，其用于發(fā)射光束到該部件的第一表面上，從而允許光束透射到該部件中；和一個或多個光學元件，其被支撐在該部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從光源器件入射的光束到光透射部件中，和接下來再生和發(fā)射圖像到部件的外側。
2.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光透射部件是玻璃部件、透明塑料部件或具有大氣或真空壓力內(nèi)部的空心部件。
3.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光透射部件具有圓形、半圓形、三角形或多邊形截面。
4.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光透射部件具有線性和平坦表面。
5.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，在光透射部件的所有表面中，其上支持光學元件的至少一個表面是凸起或凹陷的。
6.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光透射部件的第一和第二表面彼此面對。
7.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光源器件是從激光二極管、發(fā)光二極管和有機電致發(fā)光元件中選擇的任意一個。
8.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光源器件是用于發(fā)射具有單一波長的光束或具有彼此不同波長的光束的發(fā)光元件或發(fā)光元件陣列。
9.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光源器件被支撐在光透射部件的第一表面上，或者與第一表面分開預定的距離。
10.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光源器件包括用于產(chǎn)生紅光束的紅光源、用于產(chǎn)生綠光束的綠光源和用于產(chǎn)生藍光束的藍光源。
11.如權利要求10所述的光學系統(tǒng)，其中，該紅光源、綠光源和藍光源被沿著相同的線彼此平行的布置。
12.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該光學元件包括從衍射光學元件、全息光學元件、平面鏡、微顯示器和掃描鏡中選擇的一個或多個元件。
13.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，每個光學元件采取平板的形式。
14.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該在光透射部件的相同表面上彼此支撐的光學元件被沿著相同的線彼此平行的布置。
15.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，該在光透射部件的第一表面上支撐的光學元件被以預定角度與在光透射部件的第二表面上支撐的光學元件交替地放置。
16.如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中，在光透射部件的第一和第二表面之一上布置具有驅動電路的光學元件，且在另一表面上布置不具有驅動電路的光學元件。
17.一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)，其包括光透射部件，其具有第一和第二表面；光源器件，其用于基于外部圖像信號發(fā)射光束到該部件的第一表面上，從而允許光束透射到該部件中；和一個或多個光學元件，且被支撐在該部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射和反射從光源器件入射的光束到該部件中；和至少一個掃描鏡，其被支撐在該部件的第一和第二表面中的一個上，用于基于外部控制信號掃描從光學元件衍射和反射的光束到部件外側的外部屏幕上。
18.如權利要求17所述的光學系統(tǒng)，其中，該光學元件包括至少一個分光器，其被支撐在該部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；和至少一個透鏡，其被支撐在該部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到掃描鏡。
19.如權利要求18所述的光學系統(tǒng)，進一步包括棱鏡，其被放置在分光器面對光源器件的表面上，用于改變從光源器件入射的光束的路徑。
20.如權利要求18所述的光學系統(tǒng)，其中，該分光器面對光源器件的表面具有用于改變從光源器件入射的光束的路徑的光柵角。
21.如權利要求17所述的光學系統(tǒng)，其中，該光學元件包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；第一透鏡，其被放置在分光器面對光源器件的表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；和至少一個第二透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到掃描鏡。
22.如權利要求21所述的光學系統(tǒng)，其中，其上入射光束的第一透鏡的第一表面具有用于會聚光束的光柵角，且從其發(fā)射光束的第一透鏡的第二表面具有用于改變光束路徑的光柵角。
23.如權利要求17所述的光學系統(tǒng)，其中，該該光學元件包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；第一透鏡，其被放置在分光器面對光源器件的表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；板，其被放置在第一透鏡面對光源器件的表面上，且具有用于除去從光源器件發(fā)射的光束的散斑噪聲的不規(guī)則表面圖形；和至少一個第二透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到掃描鏡。
24.如權利要求23所述的光學系統(tǒng)，其中，該分光器、第一透鏡和板彼此集成地形成。
25.如權利要求23所述的光學系統(tǒng)，其進一步包括驅動器，其同時以一個方向往復分束器、第一透鏡和板。
26.如權利要求25所述的光學系統(tǒng)，其中，該驅動器是電磁元件或壓電元件。
27.如權利要求23所述的光學系統(tǒng)，其中，該板具有大于分光器或第一透鏡的面積的面積。
28.如權利要求17所述的光學系統(tǒng)，其中，該光學元件包括至少一個第一透鏡，其被支撐在部件的第一表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；第二透鏡，其被支撐在該部件的第二表面上，用于合成從第一透鏡衍射的光束；濾色器，其被支撐在該部件的第一表面上，用于分開從第二透鏡合成的光束的彩色光分量；和至少一個第三透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從濾色器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到掃描鏡。
29.如權利要求17所述的光學系統(tǒng)，其中，該掃描鏡包括水平地掃描入射光束的第一一維掃描鏡和垂直地掃描入射光束的第二一維掃描鏡，或包括水平地和垂直地掃描入射光束的二維掃描鏡。
30.如權利要求17所述的光學系統(tǒng)，其中，該掃描鏡是電控光束掃描鏡。
31.一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)，其包括光透射部件，其具有第一和第二表面；光源器件，其用于發(fā)射光束到該部件的第一表面上，從而允許將光束透射到該部件中；一個或多個第一光學元件，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射和反射從光源器件入射的光束；至少一個顯示元件，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于在接收從第一光學元件衍射和反射的光束的情況下再生圖像；和至少一個第二光學元件，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于放大和發(fā)射從顯示元件再生的圖像。
32.如權利要求31所述的光學系統(tǒng)，其中，該第一光學元件包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；和至少一個透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到顯示元件。
33.如權利要求32所述的光學系統(tǒng)，其進一步包括棱鏡，其位于分光器面對光源器件的表面上，用于改變從光源器件入射的光束的路徑。
34.如權利要求32所述的光學系統(tǒng)，其中，該分光器面對光源器件的表面具有用于改變從光源器件入射的光束的路徑的光柵角。
35.如權利要求31所述的光學系統(tǒng)，其中，該第一光學元件包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；和第一透鏡，其位于分光器面對光源器件的表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；和至少一個第二透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到顯示元件。
36.如權利要求35所述的光學系統(tǒng)，其中，該其上入射光束的第一透鏡的第一表面具有用于會聚光束的光柵角，且從其發(fā)射光束的第一透鏡的第二表面具有用于改變光束路徑的光柵角。
37.如權利要求31所述的光學系統(tǒng)，其中，該第一光學元件包括至少一個分光器，其被支撐在部件的第一表面上，用于透射從光源器件發(fā)射的特定波長的光束；和第一透鏡，其位于分光器面對光源器件的表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；板，其位于第一透鏡面對光源器件的表面上，且具有用于去除從光源器件發(fā)射的光束的散斑噪聲的不規(guī)則表面圖形；和至少一個第二透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從分光器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到顯示元件。
38.如權利要求37所述的光學系統(tǒng)，其中，該分光器、第一透鏡和板彼此集成地形成。
39.如權利要求37所述的光學系統(tǒng)，進一步包括驅動器，其用于同時以一個方向往復分束器、第一透鏡和板。
40.如權利要求39所述的光學系統(tǒng)，其中，該驅動器是電磁元件或壓電元件。
41.如權利要求37所述的光學系統(tǒng)，其中，該板的面積大于分束器或第一透鏡的面積。
42.如權利要求31所述的光學系統(tǒng)，其中，該第一光學元件包括至少一個第一透鏡，其被支撐在部件的第一表面上，用于衍射從光源器件發(fā)射的光束；第二透鏡，其被支撐在部件的第二表面上，用于合成從第一透鏡衍射的光束；濾色器，其被支撐在部件的第一表面上，用于分開從第二透鏡合成的光束的彩色光分量；和至少一個第三透鏡，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從濾色器發(fā)射的光束，以發(fā)射該衍射的光束到顯示元件。
43.如權利要求31所述的光學系統(tǒng)，其中，該第二光學元件是投影透鏡或鏡，用于放大和投射從顯示元件再生的圖像。
44.一種使用光學系統(tǒng)的移動通信終端，該光學系統(tǒng)包括光透射部件和附加到光透射部件的、用于再生和發(fā)射來自入射光束的圖像的多個光學元件，該移動通信終端包括主體，其具有多個鍵盤和一個孔；蓋子，其具有顯示面板且被配置為與主體連接；光透射部件，其被安裝在主體中的主體的側表面處，且該孔穿過主體的側表面，該光透射部件適于通過該孔發(fā)射再生圖像的光束到主體的外側；和光源器件，其被安裝在主體中，用于發(fā)射光束到被附加到光透射部件的至少一個表面的光學元件。
45.如權利要求44所述的移動通信終端，進一步包括殼體，其在其中容納有光透射部件和光源器件；孔，其穿過殼體的側面位置，用于允許再生圖像的光束從光透射部件到殼體外側；和多個隆起，其形成在殼體的圍繞孔的外圍表面處。
46.一種使用光學系統(tǒng)的移動通信終端，該光學系統(tǒng)包括光透射部件和附加到光透射部件的、用于再生和發(fā)射來自入射光束的圖像的多個光學元件，該移動通信終端包括主體，其具有多個鍵盤；蓋子，其具有顯示面板且被配置為與主體連接；支撐部件，其被可轉動地安裝到蓋子；溝槽，其在支撐部件中以支撐部件的縱向方向形成；連接件，其沿著溝槽可滑動；殼體，其連接到該連接件的一端且具有在其側面位置形成的孔；光透射部件，其被安裝在殼體中，用于通過孔發(fā)射再生圖像的光束到殼體的外側；和光源器件，其被安裝在殼體中，用于發(fā)射光束到被附加到光透射部件的至少一個表面的光學元件。
全文摘要
公開了一種便攜式投影儀的光學系統(tǒng)和使用該光學系統(tǒng)的移動通信終端。該光學系統(tǒng)包括光透射部件，其具有第一和第二表面；光源器件，其用于發(fā)射光束到部件的第一表面上，從而允許光束被透射到部件中；和一個或多個光學元件，其被支撐在部件的第一和第二表面的至少一個上，用于衍射從光源器件入射的光束到該部件中，和接下來再生和發(fā)射來自衍射的光束的圖像到該部件的外側。
文檔編號H04M1/02GK1862368SQ200610079488
公開日2006年11月15日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權日2005年5月9日
發(fā)明者申成喆 申請人:Lg電子株式會社