專利名稱：照明系統(tǒng)和使用該照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)，特別涉及不使用色輪即可形成彩色圖像的小型照明系統(tǒng)、和使用該照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)。
背景技術：
參看圖1，常規(guī)投影器包括光源100，第一中繼透鏡102，色輪105，蠅眼透鏡107，第二中繼透鏡110，顯示裝置112，和投影透鏡系統(tǒng)115。第一中繼透鏡102聚焦發(fā)自光源100的光束。色輪105將入射光分成三種顏色(R、G、B)的光束。蠅眼透鏡107使已穿過色輪105的光束均勻。第二中繼透鏡110使已穿過蠅眼透鏡107的光束聚焦。顯示裝置112用經色輪105而連續(xù)入射的R、G、B光束形成彩色圖像。投影透鏡單元115使顯示裝置112形成的彩色圖像放大、并將放大的彩色圖像投影到屏幕118上。
光源100包括氙燈，金屬鹵化物燈和能發(fā)射大量不必要的紅外線和紫外線、因而產生大量的熱的超高性能燈。冷卻扇用于冷卻光源100，但它會產生噪聲。另外，這些燈具有寬的發(fā)射頻譜和窄的色域。所以，這些燈只能發(fā)射窄范圍的色彩、且色純度不好、壽命較短。
在常規(guī)投影系統(tǒng)中，驅動電機(未示出)以高速度轉動色輪105、以便用R、G、B彩色照明顯示裝置112從而產生彩色圖像。R、G、B濾色片對稱地設置在色輪105上，色輪在成像期間旋轉。當色輪105旋轉時，彩色R、G、B基于顯示裝置112的響應速度連續(xù)地通過。所以，對入射光而言，2/3的光被損失。另外，在色輪105的彩色之間的邊界處形成預定間隙。于是，在色輪105的彩色之間的邊界處產生光損失。
此外，由于色輪105以高速度機械地旋轉，所以噪音大、且穩(wěn)定性差。由于驅動電機的結構限制，要使色輪105達到預定速度是很困難的。因而，會產生色亂現(xiàn)象。另外，色輪105的制作也很昂貴。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一個照明系統(tǒng)和使用該照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)尺寸緊湊、且能不使用色輪而利用簡單的結構通過將從發(fā)光裝置發(fā)射的不同彩色的光合成為單通道而實現(xiàn)彩色圖像。
相應地，為了達到上述目的，提供了一個照明系統(tǒng)，它包括第一、第二、和第三發(fā)光裝置和第一和第二全息圖。第一、第二和第三發(fā)光裝置發(fā)射具有不同波長的光束。第一和第二全息圖相對第一、第二、和第三發(fā)光裝置以預定角度設置成“X”排列、并根據光的波長透過或反射入射光。
第一、第二、和第三發(fā)光裝置具有陣列結構。
第一、第二、和第三發(fā)光裝置是LEDs、激光二極管、有機ELCs、或FEDs。
該照明系統(tǒng)還包括準直光形成裝置，用于準直發(fā)自第一、第二、和第三發(fā)光裝置的光束。
準直光形成裝置是準直透鏡陣列或菲涅耳透鏡陣列。
為了達到上述目的，提供一個采用本發(fā)明照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)。該投影系統(tǒng)包括第一、第二、和第三發(fā)光裝置，第一和第二全息圖，顯示裝置，和投影透鏡單元。第一、第二、和第三發(fā)光裝置發(fā)射具有不同波長的光束。第一和第二全息圖相對第一、第二、和第三發(fā)光裝置以預定角度設置成“X”排列、并根據光的波長透過或反射入射光。顯示裝置根據輸入信號處理沿一個方向經第一和第二全息圖裝置的入射光束、并形成圖像。投影透鏡單元將顯示裝置形成的圖像放大并投影到屏幕上。


通過結合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細說明，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將變得更加清楚。在附圖中圖1是常規(guī)投影器的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式
參看圖2，本發(fā)明的照明系統(tǒng)5包括第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15，它們發(fā)射具有不同波長的光束；第一和第二全息圖裝置30和35，它們相對第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15設置成“X”形。
第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15可以是發(fā)光二極管(LEDs)、激光二極管(LDs)、有機電致發(fā)光元件(ELCs)、或場致發(fā)射顯示器(FEDs)。多個發(fā)光裝置可設置成兩維結構以提供更大的亮度。第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15或發(fā)光裝置陣列可被設置成用以發(fā)射具有不同波長的光束。例如，第一發(fā)光裝置10或發(fā)光裝置陣列可以發(fā)射紅(R)光，第二發(fā)光裝置13或發(fā)光裝置陣列可以發(fā)射綠(G)光，第三發(fā)光裝置15或發(fā)光裝置陣列可以發(fā)射蘭(B)光。
第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15被設置成矩形的三個側面。第一和第二全息圖裝置30和35相對第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15中的每一個以預定角度設置成X形。第一和第二全息圖裝置30和35被設置成只能透射或反射具有預定波長的光束。例如，第一全息圖裝置30可反射R光束、而透射其它光束，第二全息圖裝置35可反射B光束、而透射其它光束。于是，第一全息圖裝置30沿標號“A” 所示方向、反射從第一發(fā)光裝置10發(fā)射的R光束，第二全息圖裝置35沿“A”方向反射從第三發(fā)光裝置15發(fā)射的B光束。第一和第二全息圖裝置30和35沿“A”方向透射從第二發(fā)光裝置13發(fā)射的G光束。結果，第一和第二全息圖裝置30和35允許從第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15所發(fā)射的R、G、B光束沿單通道被發(fā)射。
這里，第一和第二全息圖裝置30和35可利用衍射圖案控制入射光的反射角。所以，與反射鏡或分光鏡不同，第一和第二全息圖裝置30和35的設置角度可被控制。換言之，當?shù)谝缓偷诙D裝置30和35設置成X形時，它們的傾斜角度可被控制。于是，光束的橫截面區(qū)可被壓縮。另一方面，反射鏡或分光鏡必需相對入射光束保持45°角、以便以90°角反射入射光。不過，借助衍射圖案，即使當?shù)谝缓偷诙D裝置30和35的設置角度小于45°時，它們也能以90°角反射入射光。所以，第一和第二全息圖裝置30和35以小于45°的傾斜角設置、以使發(fā)射光束的橫截面區(qū)比入射光束減小。因此，本發(fā)明的照明系統(tǒng)可以尺寸緊湊。
諸如準直透鏡陣列或菲涅耳透鏡陣列的準直光形成裝置20、23和25可被進一步設置用來準直從第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15或發(fā)光裝置陣列所發(fā)射的光束。準直光形成裝置20、23和25與第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15或發(fā)光裝置陣列相對且平行。
下面說明采用本發(fā)明照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)。
如圖2所示，本發(fā)明的投影系統(tǒng)包括第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15，第一和第二全息圖裝置30和35，顯影裝置45，投影透鏡單元48。第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15發(fā)射具有不同波長的光束。第一和第二全息圖裝置30和35相對第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15設置成“X”形。顯影裝置45根據輸入信號對于經第一和第二全息圖裝置30和35沿同一通道入射的具有預定波長的光束進行處理、并形成圖像。投影透鏡單元48將顯示裝置45顯示的圖像放大并投影到屏幕50上。
如前所述，第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15是發(fā)射具有不同波長光束的光源。第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15可以是LEDs、LDs、有機ELCs、或FEDs。諸如準直透鏡陣列或菲涅耳透鏡陣列的平行光形成裝置可被進一步設置，以便準直從第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15所發(fā)射的光束。
第一和第二全息圖裝置30和35選擇性地透射或反射從不同方向發(fā)射的三種光束中的每一種光束、并沿同一方向處理光束。根據輸入信號，入射在顯示裝置45上的光束基于像素乘像素基準而切換通/斷、以便形成圖像。顯示裝置45可以是能夠移動的反射鏡裝置或液晶顯示器(LCD)。微型鏡根據圖像信號而執(zhí)行的通/斷切換操作，可使可移動反射鏡實現(xiàn)彩色圖像。
可以設置諸如積分桿(integrating rod)或蠅眼透鏡以實現(xiàn)第一和第二全息圖裝置30和35和顯示裝置45之間光通道上的光束強度的均勻性。還可設置第一中繼透鏡38和第二中繼透鏡42。第一中繼透鏡38會聚從第一和第二全息圖裝置30和35發(fā)射并穿過均勻光形成裝置40的均勻光束。第二中繼透鏡42會聚從均勻光形成裝置40發(fā)射到顯示裝置45的均勻光束。
第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15或發(fā)光裝置陣列分別連續(xù)地發(fā)射R、G、B光束。而后，從不同方向發(fā)射的R、G、B光束因第一和第二全息圖裝置30和35而移動到同一通道。這里，通過控制第一和第二全息圖裝置30和35的傾斜角，可使穿過第一和第二全息圖裝置30和35而發(fā)射的光束的橫截面區(qū)被壓縮得比從第一、第二、和第三發(fā)光裝置10、13和15所發(fā)射的光束的橫截面區(qū)更小。因此，照明系統(tǒng)5的尺寸可以縮小，投影系統(tǒng)可尺寸緊湊。
經第一和第二全息圖裝置30和35而合成為單通道的光束穿過第一中繼透鏡38、均勻光形成裝置40、第二中繼透鏡42、并以均勻狀態(tài)入射到顯示裝置45。之后，根據圖像信號，光束由顯示裝置45根據像素乘像素基準而進行通/斷切換操作以形成彩色圖像。所形成的彩色圖像被投影透鏡單元48放大并投影到屏幕50上。
本發(fā)明的照明系統(tǒng)提供的發(fā)光裝置利用發(fā)光陣列可發(fā)射具有所需波長范圍中的窄頻譜或具有改善的色純度的色域和較寬分布的光束。光束的橫截面區(qū)可借助使用全息圖裝置和從不同方向發(fā)射的光束的簡單結構而被壓縮。所以，照明系統(tǒng)可被尺寸緊湊、且光損失可減小。另外，該照明系統(tǒng)使用發(fā)光裝置或發(fā)光裝置陣列。因此，與常規(guī)燈光源相比，該照明系統(tǒng)產生熱量少，壽命得以延長。
另外，在使用本發(fā)明照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)中，由于照明系統(tǒng)設有發(fā)光裝置或發(fā)光裝置陣列，所以時序驅動是可能的。因此不再需要色輪，驅動色輪的電機所產生的噪音問題也可消除。由于通/斷切換操作比色輪可能的旋轉要快，所以可實現(xiàn)高幀速、并能減小功耗。因此，使用本發(fā)明照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)可提供高密度和高質量的圖像。
權利要求
1.一種照明系統(tǒng)，包括第一、第二和第三發(fā)光裝置，用以發(fā)射具有不同波長的光束；和第一和第二全息圖，它們相對所述第一、第二和第三發(fā)光裝置以預定角度設置成“X”結構、并根據光波長透射或反射入射光。
2.如權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二和第三發(fā)光裝置具有陣列結構。
3.如權利要求1或2所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二和第三發(fā)光裝置是LEDs、激光二極管、有機ELCs、或FEDs。
4.如權利要求3所述的照明系統(tǒng)，還包括準直光形成裝置，用于準直從所述第一、第二和第三發(fā)光裝置發(fā)射的光束。
5.如權利要求4所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述準直光形成裝置是準直透鏡陣列或菲涅耳透鏡陣列。
6.一種投影系統(tǒng)，包括第一、第二和第三發(fā)光裝置，用以發(fā)射具有不同波長的光束；和第一和第二全息圖，它們相對所述第一、第二和第三發(fā)光裝置以預定角度設置成“X”結構、并根據光波長透射或反射入射光；顯示裝置，用于根據輸入信號處理沿一個方向經第一和第二全息圖裝置的入射光束、并形成圖像；投影透鏡單元，用于將顯示裝置形成的圖像放大并投影到屏幕上。
7.如權利要求6所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二和第三發(fā)光裝置具有陣列結構。
8.如權利要求6或7所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二和第三發(fā)光裝置是LEDs、激光二極管、有機ELCs、或FEDs。
9.如權利要求8所述的投影系統(tǒng)，還包括準直光形成裝置，用于準直從所述第一、第二和第三發(fā)光裝置發(fā)射的光束。
10.如權利要求9所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述準直光形成裝置是準直透鏡陣列或菲涅耳透鏡陣列。
11.如權利要求9所述的投影系統(tǒng)，還包括均勻光形成裝置，用于使從所述第一和第二全息圖裝置發(fā)射的光束的亮度均勻。
12.如權利要求11所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述均勻光形成裝置是積分桿或蠅眼透鏡。
13.如權利要求11或12所述的投影系統(tǒng)，還包括中繼透鏡，用于在所述均勻光形成裝置之前和之后、將入射光束會聚到預定位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不使用色輪而實現(xiàn)彩色圖像的照明系統(tǒng)、以及應用該照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)包括第一、第二和第三發(fā)光裝置和第一和第二全息圖。第一、第二和第三發(fā)光裝置發(fā)射具有不同波長的光束。第一和第二全息圖相對所述第一、第二和第三發(fā)光裝置以預定角度設置成“X”結構、并根據光波長透射或反射入射光。該投影系統(tǒng)包括第一、第二和第三發(fā)光裝置，第一和第二全息圖，顯示裝置，和投影透鏡單元。第一、第二和第三發(fā)光裝置發(fā)射具有不同波長的光束。第一和第二全息圖相對所述第一、第二和第三發(fā)光裝置以預定角度設置成“X”結構、并根據光波長透射或反射入射光。顯示裝置根據輸入信號處理沿一個方向經第一和第二全息圖裝置的入射光束、并形成圖像。投影透鏡單元將顯示裝置形成的圖像放大并投影到屏幕上。該照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)可實現(xiàn)寬的色域。因此，該照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)能提供高密度和高質量的圖像、并能通過壓縮光束的橫截面區(qū)而減小尺寸。
文檔編號G03B21/00GK1417638SQ0214982
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月6日 優(yōu)先權日2001年11月8日
發(fā)明者金成河, 崔舜喆, 基里爾·S·索科洛夫 申請人:三星電子株式會社