專利名稱：投影式圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像顯示技術(shù)，該技術(shù)把來自光源的光分成(紅、綠、藍(lán))彩色光束并把它們投射到顯示器上以形成圖像。
在上述先有技術(shù)中，光學(xué)系統(tǒng)或設(shè)備的整個(gè)尺寸和耗費(fèi)往往是很可觀的，因?yàn)槭褂枚鄠€(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡以及許多透鏡，這意味著存在許多光傳輸部件，很可能造成光的損失和屏幕亮度的衰減。另外，紅、綠和藍(lán)光在顯示器上投射點(diǎn)的位置必須通過控制上述多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)位置來調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)工作常常很麻煩。而且，要為每個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡安裝馬達(dá)，這可能提高噪音電平。
為了解決這些問題，基本上是這樣，分色后的紅、綠和藍(lán)色光線被形成在旋轉(zhuǎn)多面反射器的內(nèi)側(cè)等的復(fù)式反射面反射，該反射器繞中心軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)反射平面從一個(gè)反射表面向下一個(gè)變換時(shí)，使得反射的光束投射在顯示設(shè)備表面的不同位置并且以確定的方向滾動(dòng)。具體地說，圖像顯示設(shè)備的光學(xué)單元利用照明光學(xué)系統(tǒng)通過把來自光源的光投影在顯示器上而根據(jù)圖像信號(hào)形成光學(xué)圖像。這里，照明光學(xué)系統(tǒng)包括分色器(在相關(guān)的實(shí)施例中為5、5a、5b、5c、5a1、5b1、5c1)，它把來自光源的光分成紅、綠和藍(lán)光束；以及旋轉(zhuǎn)多面反射器(在相關(guān)的實(shí)施例中為7、7’)，它具有環(huán)繞中心軸的復(fù)式反射面(在相關(guān)的實(shí)施例中為7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h、7’a、7’b、7’c、7’d、7’e、7’f、7’g、7’h)，其中，由相鄰的反射面或者相鄰反射面的切線在入射/反射光側(cè)形成的角度小于180度、而當(dāng)圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)使反射面依次反射紅、綠和藍(lán)光束并將其發(fā)送到顯示器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器旋轉(zhuǎn)而其反射平面依次從一個(gè)反射面向下一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，從旋轉(zhuǎn)多面反射器投射到顯示器上的紅、綠和藍(lán)光束以確定的方向在顯示器上滾動(dòng)。
一方面將在后續(xù)的說明中闡述所述各實(shí)施例另外的目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征，而另一方面在解釋下文和附圖時(shí)本專業(yè)的技術(shù)人員將明白所述各實(shí)施例另外的目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征，或者通過對(duì)所述各實(shí)施例的生產(chǎn)或者操作而了解所述各實(shí)施例另外的目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。通過所附權(quán)利要求書具體指出的方法、裝置和組合可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明概念的目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是說明第一實(shí)施例的示范圖。
圖2A是根據(jù)第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)多面反射器的示范的剖面圖，而圖2B是所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的示范的透視圖。
圖3A說明，根據(jù)本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)多面反射器旋轉(zhuǎn)在一個(gè)位置時(shí)是如何反射紅、綠和藍(lán)光束的，而圖3B說明，旋轉(zhuǎn)多面反射器旋轉(zhuǎn)在另一個(gè)位置時(shí)是如何反射紅、綠和藍(lán)光束的。
圖4是說明第二實(shí)施例的示范圖。
圖5說明根據(jù)第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)多面反射器的示范性結(jié)構(gòu)。
圖6是說明第三實(shí)施例的示范圖。
圖7是說明第四實(shí)施例的示范圖。
圖8A到圖8C涉及第四實(shí)施例；圖8A圖示第一透鏡陣列，圖8B圖示第二透鏡陣列，圖8C解釋透鏡陣列如何工作；而圖8D圖示在旋轉(zhuǎn)多面反射器的反射面上反射的透鏡圖像。
圖9是第五實(shí)施例的示范圖。
圖10是說明第六實(shí)施例的示范圖。
圖11是說明第七實(shí)施例的示范圖。
圖12A說明帶有曲面反射具有八個(gè)反射曲面的旋轉(zhuǎn)多面反射器；而圖12B說明以八個(gè)反射曲面作為基本反射面的旋轉(zhuǎn)多面反射器。
圖1到3是第一實(shí)施例的示范圖。圖1說明作為第一實(shí)施例的投影式圖形顯示設(shè)備的示范性結(jié)構(gòu)。圖2A和圖2B說明圖1所示的旋轉(zhuǎn)多面反射器的示范性結(jié)構(gòu)。圖3A說明旋轉(zhuǎn)多面反射器旋轉(zhuǎn)在一個(gè)位置時(shí)是如何反射紅、綠和藍(lán)光束的，而圖3B說明，旋轉(zhuǎn)多面反射器旋轉(zhuǎn)在另一個(gè)位置時(shí)是如何反射紅、綠和藍(lán)光束的。
在第一實(shí)施例中，分色后的紅、綠和藍(lán)光束經(jīng)旋轉(zhuǎn)多面反射器一次反射而投影在顯示器上。
在圖1，標(biāo)號(hào)1表示燈單元，它包括作為光源的燈(未標(biāo)示出)；而1a表示帶橢圓面、拋物面或者非球面反射面的反射器，它以給定方向反射來自燈的光。標(biāo)號(hào)2表示第一透鏡陣列，它由復(fù)式微聚光透鏡構(gòu)成并且作為二級(jí)光源確保在光束截面的均勻的光照分布。標(biāo)號(hào)3表示第二透鏡陣列，它由復(fù)式微聚光透鏡構(gòu)成并且形成第一透鏡陣列各透鏡的圖像。標(biāo)號(hào)4表示偏振變換器，它由偏振分束鏡(PBS)及半波延遲板，它把來自第二透鏡陣列3的光分成P偏振光和S偏振光，而且轉(zhuǎn)動(dòng)任一偏振光使其與另一偏振光相等。標(biāo)號(hào)5a、5b和5c表示分光鏡，它們通過反射和透射把偏振光分色，整體稱為分色器。分光鏡5a是紅光反射分光鏡，它反射紅光而透射藍(lán)光和綠光，5b是反射藍(lán)光而透射綠光的藍(lán)光反射分光鏡，而5c是反射綠光的綠光反射分光鏡。分光鏡5a、5b和5c彼此并不平行而擺放順序是基于燈的光譜特性即考慮如屏幕的圖像投影面上的色彩平衡。標(biāo)號(hào)6a和6b代表準(zhǔn)直透鏡，它們把來自于分光鏡的紅、綠和藍(lán)色光束校直。標(biāo)號(hào)7表示以C為中心軸的旋轉(zhuǎn)的多面反射器。標(biāo)號(hào)8表示偏振分束鏡(PBS)而8a代表裝在偏振分束鏡內(nèi)的分析膜，它反射P偏振光和S偏振光而透射其它的光。標(biāo)號(hào)9代表反射式顯示器(如反射式液晶顯示板)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制紅、綠和藍(lán)色光束并且發(fā)射它們。標(biāo)號(hào)10表示投影儀，它在屏幕上以放大的形式投射發(fā)自偏振分束鏡8的光束。標(biāo)號(hào)20表示電源電路；21是處理來自外部的圖像信號(hào)的信號(hào)處理電路；而22是驅(qū)動(dòng)電路，它根據(jù)來自于信號(hào)處理電路21的信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示器9。標(biāo)號(hào)25表示轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7的馬達(dá)。標(biāo)號(hào)100表示圖像顯示設(shè)備。
旋轉(zhuǎn)多面反射器7在其內(nèi)側(cè)具有環(huán)繞中心軸C(面對(duì)中心軸C)的環(huán)狀反射面。這些反射面相對(duì)于中心軸C對(duì)稱并且相對(duì)于中心軸C在其縱向傾斜，其中相鄰反射面形成的夾角或者相鄰反射面切線形成的夾角在光射入/射出側(cè)上小于180度。由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸C以確定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，其復(fù)式反射面依次反射來自于準(zhǔn)直透鏡6a、6b的紅、綠和藍(lán)色光束并把它們射向偏振分束鏡(PBS)8。來自于偏振分束鏡8的紅、綠和藍(lán)色光束投射在反射式顯示器9上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7轉(zhuǎn)動(dòng)而其反射平面從一個(gè)反射面向下一個(gè)改變時(shí)，投射在顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光束在顯示器9上以確定的方向滾動(dòng)。包含以上從所述燈單元1到所述投影儀10的各種部件的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成圖像顯示設(shè)備100的光學(xué)單元，其中范圍從第一透鏡陣列2到偏振分束鏡8的光學(xué)系統(tǒng)部分作為所述反射式顯示器9的照明光學(xué)系統(tǒng)。
圖2A是圖1所示的旋轉(zhuǎn)多面反射器的典型剖面圖。圖2B是所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的典型透視圖。旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸C在其內(nèi)側(cè)有環(huán)狀的8個(gè)反射面7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h。這八個(gè)反射面形成等八面體。這八個(gè)反射面的相鄰面形成的夾角(即由7a和7b、7b和7c、7c和7d、7d和7e、7e和7f、7f和7g、7g和7h形成的夾角)約為135度。由分光鏡5a、5b和5c反射的彩色光束由準(zhǔn)直透鏡6a和6b校直而投射在旋轉(zhuǎn)多面反射器7內(nèi)側(cè)的反射面上并由其反射。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射平面(反射入射光的面)隨時(shí)間依次從一個(gè)反射表面向下一個(gè)(7a-7b-7c-7d-7e-7f-7g-7h)變化，而各反射表面上的光入射/反射點(diǎn)和角度隨之改變。當(dāng)反射平面變化而各反射表面上的入射/反射點(diǎn)和角度改變時(shí)，反射光的方向變化而射向偏振分束鏡8的光的方向隨時(shí)間變化?？紤]8個(gè)反射面7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h，其相鄰反射面形成的角度小于180度，所以當(dāng)紅、綠和藍(lán)色光束由同一反射面反射時(shí)，不同顏色的光束不會(huì)重疊。8個(gè)反射面7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h可以透過紫外光束和遠(yuǎn)紅外光束。上述排列改善了反射光顏色的純度。
圖3A和3B圖示旋轉(zhuǎn)多面反射器7在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)如何反射紅、綠和藍(lán)色光束。
圖3A和3B說明如圖1、2A和2B所示的旋轉(zhuǎn)多面反射器7如何反射其一個(gè)反射面上的光。圖3B說明所述旋轉(zhuǎn)多面反射器7，它已經(jīng)沿箭頭所示的方向從其如圖3A所示先前的位置移位或者旋轉(zhuǎn)。在圖3A，從準(zhǔn)直透鏡6b到達(dá)反射面7a的紅、綠和藍(lán)色光束由7a面反射而以圖示方向發(fā)射。隨著所述旋轉(zhuǎn)多面反射器7的轉(zhuǎn)動(dòng)，反射的紅、綠和藍(lán)色光束從上端位置向下端位置移位。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸C轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射面和入射光束的位置關(guān)系變成如圖3B所示，這里紅光和藍(lán)光仍投射和反射在反射面7a但是綠光的反射(入射)平面從反射面7a變成反射面7b。如圖3B所示，當(dāng)綠光束的反射面改變時(shí)，在偏振分束鏡8上綠光束的位置從最低位變到最高位。同樣類似的，當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7進(jìn)一步繞中心軸C轉(zhuǎn)動(dòng)而藍(lán)光束的反射平面從反射面7a變成反射面7b時(shí)，在反射面7b上反射后的藍(lán)光束變到最高位。
在如圖1、2A、2B、3A和3B所示的第一實(shí)施例中，在燈單元1的(未標(biāo)示出的)燈發(fā)出的光經(jīng)反射器1a的拋物面、橢圓面或者非球面的反射面反射而送到所示的第一透鏡陣列2，在那里出現(xiàn)復(fù)式二次燈圖像；然后第二透鏡陣列3形成復(fù)式二次燈圖像，這些圖像隨后被偏振變換器4的偏振分束鏡分成P偏振光和S偏振光，而任一偏振光，如P偏振光，由(未標(biāo)示出的)半波延遲板旋轉(zhuǎn)變換成S偏振光并與偏振分束鏡得到的S偏振光分量組合，從偏振變換器4射出。和上述情況相反，偏振變換器4的半波延遲板可以轉(zhuǎn)動(dòng)作為偏振分束鏡的分量結(jié)果的S偏振光，將其變換成P偏振光，使偏振變換器4發(fā)出P偏振光。偏振變換器4的白色S偏振光到達(dá)分光鏡5a、5b、5c以便分色。首先，反射紅光的分光鏡5a反射入射的白色S偏振光中的紅色分量(以后稱為R光)，以便把它與其它光分開；然后，反射藍(lán)光的分光鏡5b反射入射的S偏振光中的藍(lán)色分量(B光)，以便把它與綠光分量分開；而最后，反射綠光的分光鏡5c反射綠色分量(G光)。分色的S偏振光中的紅、綠和藍(lán)色光束由準(zhǔn)直透鏡6a和6b校直，并且送到旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面。
在旋轉(zhuǎn)多面反射器7中，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅、綠和藍(lán)色光束依次由其內(nèi)側(cè)的8個(gè)反射面7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h反射，然后送到偏振分束鏡8，在那里作為S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由分析膜8a反射并投射到反射式顯示器9上。反射式顯示器9，它由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制輸入的紅、綠和藍(lán)色光束而再向偏振分束鏡8發(fā)射S偏振光以作為P偏振光的反射光。在偏振分束鏡8，射向投影儀10的光量和射向燈一側(cè)的光量由透射和反射的偏振分束鏡8的偏振軸與入射P偏振光的偏振狀態(tài)之間的關(guān)系來決定。圖像以根據(jù)外部輸入圖像信號(hào)的方式投影。當(dāng)顯示器9顯示黑色，射出光的偏振態(tài)幾乎與射入光相同，而射出光沿著射入光路反饋到燈側(cè)。來自偏振分束鏡8的光進(jìn)入投影儀10。本實(shí)施例假定來自偏振分束鏡8的都是P偏振光。進(jìn)入投影儀10的P偏振光以放大的形式投射在屏幕等等上面，以根據(jù)上述圖像信號(hào)投射圖像。
根據(jù)此第一實(shí)施例，該設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)多面反射器7和一臺(tái)顯示器，這樣可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單、緊湊、低耗費(fèi)的光學(xué)單元或者圖像顯示設(shè)備。因?yàn)樾D(zhuǎn)多面反射器7的同一反射面上反射紅、綠和藍(lán)色光束時(shí)不同顏色的反射光束不會(huì)交錯(cuò)，不同顏色的光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。如果相鄰反射面形成的夾角大于180度，使紅、綠和藍(lán)色光束在同一區(qū)域滾動(dòng)而經(jīng)同一反射面反射后的紅、綠和藍(lán)色光束必然交叉，而必然是紅、綠和藍(lán)色光束變成緊挨在同一面而使得反射后的紅、綠和藍(lán)色光束交叉。如果紅、綠和藍(lán)色光點(diǎn)變成緊挨在同一面，紅、綠和藍(lán)色光束很可能重疊。這重疊部分形成圖像顯示上的黑色點(diǎn)，而黑色點(diǎn)因?yàn)閷?duì)圖像沒有貢獻(xiàn)而對(duì)圖像的顯示沒有貢獻(xiàn)，這些重疊的光實(shí)際上是浪費(fèi)了。比較起來，如果相鄰反射面或者相鄰反射面的切線形成的每個(gè)夾角在光輸入/射出側(cè)小于180度，使紅、綠和藍(lán)色光束在同一區(qū)域滾動(dòng)而經(jīng)同一反射面反射后的紅、綠和藍(lán)色光束必然不會(huì)交叉，所以不同顏色的光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。因此，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)不必小而屏幕亮度得以增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講，本光學(xué)單元或設(shè)備也可以是緊湊的。而且，不再需要調(diào)節(jié)顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光的投影點(diǎn)。
圖4和5是第二實(shí)施例的示范性圖，圖4說明根據(jù)第二實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)，而圖5說明如圖4所示設(shè)備中旋轉(zhuǎn)多面反射器的典型結(jié)構(gòu)。
在第二實(shí)施例中，作為分色結(jié)果的紅、綠和藍(lán)色光束由旋轉(zhuǎn)多面反射器兩次反射而投射在顯示器上。
參見圖4，標(biāo)號(hào)7’表示以C’為中心軸的旋轉(zhuǎn)多面反射器，而11表示圓柱透鏡。其它部件與上述第一實(shí)施例相同。
旋轉(zhuǎn)多面反射器7’在其內(nèi)側(cè)具有作為基本反射面的、繞中心軸C’(面對(duì)中心軸C’)的環(huán)狀反射面，而且還具有作為二次反射面的在中心軸C’的垂直面上的反射面?；痉瓷涿鎸?duì)中心軸C’對(duì)稱并且沿軸向與中心軸C’接近平行，其相鄰反射面形成的夾角或者相鄰反射面切線形成的夾角在光射入/射出側(cè)小于180度。旋轉(zhuǎn)多面反射器7’由馬達(dá)25驅(qū)動(dòng)而繞中心軸C’以確定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7’旋轉(zhuǎn)時(shí)，來自于準(zhǔn)直透鏡6a、6b的紅、綠和藍(lán)色光束首先經(jīng)基本反射面然后經(jīng)二次反射面反射，然后射向偏振分束鏡8。來自偏振分束鏡8的紅、綠和藍(lán)色光束投射在反射式顯示器9上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7’轉(zhuǎn)動(dòng)而其反射平面從一個(gè)反射面向下一個(gè)改變時(shí)，投射在顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光束在顯示器9上以確定方向滾動(dòng)。包括上述從燈單元1到投影儀10的各種部件的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成圖像顯示設(shè)備的光學(xué)單元，其中范圍從第一透鏡陣列2到偏振分束鏡8的光學(xué)系統(tǒng)作為顯示器9的照明光學(xué)系統(tǒng)。
圖5說明圖4所示的旋轉(zhuǎn)多面反射器7’的典型結(jié)構(gòu)。該旋轉(zhuǎn)多面反射器7’在其內(nèi)側(cè)具有環(huán)狀的作為基本反射面的、繞中心軸C’的8個(gè)反射面7’a、7’b、7’c、7’d、7’e、7’f、7’g、7’h，而且在中心軸C’的垂直面上還具有二次反射面7’i。8個(gè)基本反射面彼此鄰接如環(huán)，形成正八面體。相鄰的基本反射面形成的夾角(即7’a和7’b、7’b和7’c、7’c和7’d、7’d和7’e、7’e和7’f、7’f和7’g、以及7’g和7’h之間形成的夾角)接近135度。二次反射面7’i是單一反射面。由分光鏡5a、5b、5c反射的紅、綠和藍(lán)色光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡6a和6b校直，而由旋轉(zhuǎn)多面反射器7’內(nèi)側(cè)的基本反射面以及二次反射面反射。圖5還說明基本反射面7’a及二次反射面7’i如何反射彩色光束。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7’轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射平面(反射入射光的面)隨時(shí)間依次變化(7’a-7’b-7’c-7’d-7’e-7’f-7’g-7’h)而各反射面上的光入射/反射的點(diǎn)和角度隨之改變。由于二次反射面7’i是垂至于中心軸C’的單個(gè)面，所以在反射面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盡管入射/反射點(diǎn)改變，但是反射面和入射/反射角都沒變。因反射面(基本反射面)改變而各反射面上的入射/反射點(diǎn)改變，射向偏振分束鏡8的光的方向在隨時(shí)間變化?？紤]這8個(gè)基本反射面7’a、7’b、7’c、7’d、7’e、7’f、7’g、7’h，其相鄰反射面形成的夾角小于180度，所以當(dāng)紅、綠和藍(lán)色光束在同一反射面上反射時(shí)，不同顏色的反射光束不會(huì)交叉。8個(gè)基本反射面7’a、7’b、7’c、7’d、7’e、7’f、7’g、7’h和二次反射面7’I中的任一個(gè)或兩者可以透射紫外光束和遠(yuǎn)紅外光束。上述配置改善了反射光顏色的純度。
在如圖4和5所示的第二實(shí)施例中，如第一實(shí)施例，在燈單元1的(未標(biāo)示出的)燈發(fā)出的光經(jīng)反射器1a的拋物面、橢圓面或者非球面的反射面反射而送到所示的第一透鏡陣列2，在那里出現(xiàn)復(fù)式二次燈圖像；然后第二透鏡陣列3形成復(fù)式二次燈圖像，這些圖像隨后被偏振變換器4的偏振分束鏡分成P偏振光和S偏振光，而任一偏振光，如P偏振光，由半波延遲板旋轉(zhuǎn)變換成S偏振光并與偏振分束鏡得到的S偏振光分量組合，從偏振變換器4射出。來自偏振變換器4的白色S偏振光進(jìn)入圓柱透鏡11，在那里光束沿形成彎曲部分的方向(圖4的情況是水平方向)縮窄。來自圓柱透鏡11的白色S偏振光到達(dá)分光鏡5a、5b、5c以分色。首先，反射紅光的分光鏡5a反射入射的白色S偏振光中的紅色分量，以便把它與其它光分開；然后，反射藍(lán)光的分光鏡5b反射入射的S偏振光中的藍(lán)色分量，以便把它與綠光分量分開；而最后，反射綠光的分光鏡5c反射綠色分量。分色的S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由準(zhǔn)直透鏡6a和6b校直，并且送到旋轉(zhuǎn)多面反射器7’。
在所述旋轉(zhuǎn)多面反射器7’中，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅、綠和藍(lán)色光束依次由其內(nèi)側(cè)的8個(gè)基本反射面7’a、7’b、7’c、7’d、7’e、7’f、7’g、7’h以及二次反射面7’i反射，然后送到偏振分束鏡8，在那里作為S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由分析膜8a反射并投射到反射式顯示器9上。反射式顯示器9，它由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制輸入的紅、綠和藍(lán)色光束而再向偏振分束鏡8發(fā)射S偏振光以作為P偏振光的反射光。來自偏振分束鏡8的P偏振光進(jìn)入投影儀10。本實(shí)施例假定來自偏振分束鏡8的都是P偏振光。進(jìn)入投影儀10的P偏振光以放大的形式投射在屏幕等等上面，以根據(jù)上述圖像信號(hào)投射圖像。
根據(jù)此第二實(shí)施例，如第一實(shí)施例，該設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)多面反射器7’和一臺(tái)顯示器，這樣可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單、緊湊、低耗費(fèi)的光學(xué)單元或者圖像顯示設(shè)備。因?yàn)樾D(zhuǎn)多面反射器7’的同一反射面上反射紅、綠和藍(lán)色光束時(shí)不同顏色的反射光束不會(huì)交錯(cuò)，不同顏色的光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。因此，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)不必小而屏幕亮度得以增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講，本光學(xué)單元或設(shè)備也可以是緊湊的。特別是，旋轉(zhuǎn)多面反射器7’采用基本反射面及二次反射面反射光使得它可以更緊湊，而通過改變基本反射面對(duì)二次反射面的夾角或者類似的方法，可以改變來自二次反射面的紅、綠和藍(lán)色光束的發(fā)射方向，這增加了設(shè)計(jì)上的自由。而且，不再需要調(diào)節(jié)顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光的投影點(diǎn)。
圖6說明第三實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)。
該實(shí)施例采用三個(gè)小而彼此平行的分光鏡來分色。
圖6中，標(biāo)號(hào)1表示燈，而1a表示帶橢圓面、拋物面或者非球面反射面的反射器，它以給定方向反射來自燈的光；1b表示像燈那樣的光源。標(biāo)號(hào)2表示第一透鏡陣列，它由復(fù)式微聚光透鏡構(gòu)成，而標(biāo)號(hào)3表示第二透鏡陣列，它由復(fù)式微聚光透鏡構(gòu)成并且形成第一透鏡陣列中每個(gè)透鏡的圖像。標(biāo)號(hào)4表示偏振變換器，它包括偏振分束鏡(PBS)及半波延遲板，它把來自燈單元1的光分成P偏振光和S偏振光，而且轉(zhuǎn)動(dòng)任一偏振光使其與另一偏振光相等。標(biāo)號(hào)5a1、5b1和5c1表示分光鏡，它們通過反射和透射把偏振光分色，整體稱為分色器。分光鏡5a1是紅光反射分光鏡，它反射紅光而透射藍(lán)光和綠光，5b1是反射藍(lán)光而透射綠光的藍(lán)光反射分光鏡，而5c1是反射綠光的綠光反射分光鏡。分光鏡5a1、5b1和5c1的分色膜彼此平行并且其設(shè)置方式使得光以約45度到達(dá)和離開膜。標(biāo)號(hào)6a和6b代表準(zhǔn)直透鏡，它們把來自于分光鏡5a1、5b1和5c1的紅、綠和藍(lán)色光束校直。標(biāo)號(hào)7表示旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有如在第一實(shí)施例(圖1及圖2A和圖2B)或者第二實(shí)施例(圖4和5)所見的相同結(jié)構(gòu)，繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)的復(fù)式反射面(成環(huán)狀的反射面7x)反射紅、綠和藍(lán)色光束。標(biāo)號(hào)6c和6d代表準(zhǔn)直透鏡，它們把來自旋轉(zhuǎn)多面反射器7的光束校直。標(biāo)號(hào)8表示偏振分束鏡(PBS)；8a代表裝在偏振分束鏡內(nèi)的分析膜，它反射P偏振光和S偏振光而透射其它的光。標(biāo)號(hào)9代表反射式顯示器(如反射式液晶顯示板)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制紅、綠和藍(lán)色光束以形成圖像。標(biāo)號(hào)10表示投影儀，它在屏幕上以放大的形式投射發(fā)自偏振分束鏡8的光束。標(biāo)號(hào)11a和11b分別表示準(zhǔn)直透鏡和聚光透鏡，它們把從第二透鏡陣列3到顯示器9去的光束進(jìn)行聚焦。標(biāo)號(hào)13a和13b表示偏振板，它們透射(S或P)偏振光。標(biāo)號(hào)14表示1/4波延遲板，它把顯示器9的光罩上反射的光轉(zhuǎn)換成P偏振光以避免顯示器9上形成的圖像光混雜散射光。標(biāo)號(hào)20表示電源電路；21是處理來自外部的圖像信號(hào)的信號(hào)處理電路；而22是驅(qū)動(dòng)電路，它根據(jù)來自于信號(hào)處理電路21的信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示器9。標(biāo)號(hào)25表示轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7的馬達(dá)。標(biāo)號(hào)100表示圖像顯示設(shè)備。
如第一實(shí)施例，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸以確定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而反射器7的復(fù)式反射面在繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)依次反射來自于準(zhǔn)直透鏡6a和6b的紅、綠和藍(lán)色光束。反射的紅、綠和藍(lán)色光束通過準(zhǔn)直透鏡6c和6d、偏振板13a、偏振分束鏡8和1/4波延遲板14，投射到顯示器9。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7旋轉(zhuǎn)而其反射平面依次從一個(gè)反射面向下一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，投射到顯示器9上的紅、綠和藍(lán)光束以確定的方向在顯示器9上滾動(dòng)。包含以上從所述燈單元1到所述投影儀10的不同部件的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成圖像顯示設(shè)備的光學(xué)單元，其中范圍從偏振變換器4到1/4波延遲板14的光學(xué)系統(tǒng)部分作為所述反射式顯示器9的照明光學(xué)系統(tǒng)。
在第三實(shí)施例中，從燈單元1內(nèi)的燈1b發(fā)出的(白色)光經(jīng)反射器1a反射和聚焦而送到偏振變換器4。在偏振變換器4，白光由(未標(biāo)示出的)偏振分束鏡分成P偏振光和S偏振光。P偏振光由(未標(biāo)示出的)半波延遲板旋轉(zhuǎn)變換成S偏振光并與偏振分束鏡得到的S偏振光分量組合，從偏振變換器4射出。和上述情況相反，偏振變換器4的半波延遲板可以變換S偏振光成P偏振光、使得從偏振變換器4發(fā)出P偏振光。來自偏振變換器4的白色S偏振光送到第一透鏡陣列2，在那里出現(xiàn)復(fù)式二次燈圖像；然后第二透鏡陣列3形成復(fù)式二次燈圖像，而形成圖像的光通過準(zhǔn)直透鏡11a和聚光透鏡11b到達(dá)分光鏡5a1、5b1、5c1以便分色。首先，反射紅光的分光鏡5a1反射入射的白色S偏振光中的紅色分量，以便把它與其它光分開；然后，反射藍(lán)光的分光鏡5b1反射入射的S偏振光中的藍(lán)色分量，以便把它與綠光分量分開；而最后，反射綠光的分光鏡5c1反射綠色分量。分色的S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由準(zhǔn)直透鏡6a和6b校直，并且送到旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面。
在旋轉(zhuǎn)多面反射器7，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅、綠和藍(lán)色光束由其內(nèi)側(cè)的反射面反射。反射的光束通過準(zhǔn)直透鏡6c和6d、以及偏振板13a和偏振分束鏡8，在那里作為S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由分析膜8a反射并經(jīng)過1/4波延遲板14后投射到反射式顯示器9上。反射式顯示器9，它由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制輸入的紅、綠和藍(lán)色光束以把S偏振光變換成P偏振光，并將其作為反射光發(fā)出。發(fā)出的光通過1/4波延遲板14而再次進(jìn)入偏振分束鏡8。在偏振分束鏡8，射向投影儀10的光量和射向燈一側(cè)的光量由透射和反射的偏振分束鏡8的偏振軸與入射P偏振光的偏振狀態(tài)之間的關(guān)系來決定。由偏振分束鏡8發(fā)射的P偏振光作為組合光通過偏振板13b后進(jìn)入投影儀10。進(jìn)入投影儀10的P偏振光以放大的形式投射在屏幕等等上面，以根據(jù)上述圖像信號(hào)投射圖像。
根據(jù)此第三實(shí)施例，如第一實(shí)施例，該設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)多面反射器7和一臺(tái)顯示器9，這樣可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單、緊湊、低耗費(fèi)的光學(xué)單元或者圖像顯示設(shè)備。因?yàn)樾D(zhuǎn)多面反射器7的同一反射面上反射紅、綠和藍(lán)色光束時(shí)不同顏色的反射光束不會(huì)交錯(cuò)，所以不同顏色的光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。因此，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)不必小而屏幕亮度得以增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講，本光學(xué)單元或設(shè)備也可以是緊湊的。另外，作為顏色分離器的分光鏡5a1、5b1、5c1小，采用彼此平行的分色膜，以及光以約45度射入和離開膜避免浪費(fèi)光，這些結(jié)構(gòu)使得提高分色效率的同時(shí)帶來了改善對(duì)比度和顏色純度的結(jié)果。還有，因?yàn)榉稚な潜舜似叫械?，所以光學(xué)系統(tǒng)更易于設(shè)計(jì)。而且，不再需要調(diào)節(jié)顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光的投影點(diǎn)。
圖7和圖8A到8D是第四實(shí)施例的示范性圖。圖7說明作為第四實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)；圖8A和圖8B圖示第四實(shí)施例中的透鏡陣列；圖8C解釋透鏡陣列如何工作；而圖8D圖示反射在旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面上的透鏡圖像。
在這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)透鏡陣列包含復(fù)式聚光透鏡，它們以交錯(cuò)方式水平和垂直排列，并且如第三實(shí)施例，用于分色的小分光鏡彼此平行。
在圖7，標(biāo)號(hào)1表示燈單元；1a是反射器；而1b是光源或燈。標(biāo)號(hào)2’表示整體呈矩形(長(zhǎng)邊沿垂直方向)的第一透鏡陣列，它由以交錯(cuò)方式(長(zhǎng)邊沿垂直方向)水平和垂直排列的復(fù)式矩形微聚光透鏡21構(gòu)成；而標(biāo)號(hào)3’表示整體呈矩形(長(zhǎng)邊沿垂直方向)的第二透鏡陣列，它由以交錯(cuò)方式水平和垂直排列的復(fù)式微聚光透鏡構(gòu)成，它形成第一透鏡陣列各透鏡的圖像。標(biāo)號(hào)4表示偏振變換器，它由偏振分束鏡(PBS)及半波延遲板構(gòu)成，它把來自燈單元1的光分成P偏振光和S偏振光，而且轉(zhuǎn)動(dòng)任一偏振光使其與另一偏振光相等；而標(biāo)號(hào)5a1、5b1和5c1表示分光鏡，它們通過反射和透射把偏振光分色，這里分光鏡5a1是紅光反射分光鏡，它反射紅光而透射藍(lán)光和綠光，5b1是反射藍(lán)光而透射綠光的藍(lán)光反射分光鏡，而5c1是反射綠光的綠光反射分光鏡。分光鏡5a1、5b1和5c1的分色膜彼此平行而擺放方式使得光以約45度到達(dá)和離開膜。標(biāo)號(hào)7表示旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有如在第一實(shí)施例或者第二實(shí)施例(圖4和5)所見的相同結(jié)構(gòu)，繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)的復(fù)式反射面反射紅、綠和藍(lán)色光束。標(biāo)號(hào)6e和6f代表準(zhǔn)直透鏡，它們把來自旋轉(zhuǎn)多面反射器7的光束校直。標(biāo)號(hào)8表示偏振分束鏡(PBS)，而8a代表裝在偏振分束鏡內(nèi)的分析膜，它反射P偏振光和S偏振光而透射其它的光。標(biāo)號(hào)9代表反射式顯示器(如反射式液晶顯示板)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制紅、綠和藍(lán)色光束以形成圖像。標(biāo)號(hào)10表示投影儀，它在屏幕上以放大的形式投射發(fā)自偏振分束鏡8的光束。標(biāo)號(hào)11a和11b分別表示準(zhǔn)直透鏡和聚光透鏡，它們把從第二透鏡陣列3’到顯示器9去的光束進(jìn)行聚焦。標(biāo)號(hào)20表示電源電路；21是處理來自外部的圖像信號(hào)的信號(hào)處理電路；而22是驅(qū)動(dòng)電路，它根據(jù)來自于信號(hào)處理電路21的信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示器9。標(biāo)號(hào)25表示轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7的馬達(dá)。標(biāo)號(hào)100表示圖像顯示設(shè)備。
如第一實(shí)施例，由馬達(dá)25驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸以確定速度轉(zhuǎn)動(dòng)；而反射器7的復(fù)式反射面在繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)依次反射來自于分光鏡5a1、5b1和5c1的紅、綠和藍(lán)色光束。反射的紅、綠和藍(lán)色光束通過準(zhǔn)直透鏡6e和6f、偏振分束鏡8，投射到反射式顯示器9。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7旋轉(zhuǎn)而其反射平面依次從一個(gè)反射面向下一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，投射到顯示器9上的紅、綠和藍(lán)光束以確定的方向在顯示器9上滾動(dòng)。包含以上從所述燈單元1到所述投影儀10的各種部件的光學(xué)系統(tǒng)組成圖像顯示設(shè)備的光學(xué)單元，其中范圍從偏振變換器4到偏振分束鏡8的光學(xué)系統(tǒng)部分作為所述反射式顯示器9的照明光學(xué)系統(tǒng)。
圖8A和圖8B分別圖示圖7所示的第一透鏡陣列2’和第二透鏡陣列3’。圖8C解釋第一透鏡陣列2’和第二透鏡陣列3’是如何工作的；而圖8D圖示作為在旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面上反射的第二透鏡陣列3’的透鏡圖像。在此實(shí)施例中，第一透鏡陣列2’有復(fù)式矩形聚光透鏡，它們?cè)谒椒较蚪诲e(cuò)排列，長(zhǎng)邊豎直，其透鏡陣列整個(gè)是長(zhǎng)邊豎直的矩形(圖8A)；而第二透鏡陣列3’有復(fù)式矩形聚光透鏡，它們?cè)诖怪狈较蚪诲e(cuò)排列，長(zhǎng)邊水平，其透鏡陣列整個(gè)是如第一透鏡陣列的長(zhǎng)邊豎直的矩形(圖8B)。這里，復(fù)式二次燈圖像出現(xiàn)在第一透鏡陣列2’；然后第二透鏡陣列3’在分光鏡5a1、5b1、5c1以及旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面附近形成復(fù)式二次燈圖像(圖8C)。因?yàn)橥哥R陣列2’或3’的聚光透鏡是如上所述以水平或垂直交錯(cuò)的方式排列的(其長(zhǎng)邊沿垂直或水平方向)，所以，透鏡陣列的空白部分比例(openarea ratio)提高了，并且具有與第一透鏡陣列2’的相同矩形形狀的紅、綠和藍(lán)色光點(diǎn)顯示在旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面上而沒有色彩重疊(圖8D)。透鏡陣列提高的空白部分比例改善圖像的亮度，而消除色彩點(diǎn)重疊改善圖像對(duì)比度。在圖8D，左側(cè)圖示說明采用傳統(tǒng)透鏡陣列時(shí)，旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面上紅、綠和藍(lán)色光點(diǎn)如何重疊。
在第四實(shí)施例中，從燈單元1內(nèi)的燈1b發(fā)出的(白色)光經(jīng)反射器1a反射和聚焦而送到偏振變換器4。在偏振變換器4，白光由(未標(biāo)示出的)偏振分束鏡分成P偏振光和S偏振光。P偏振光由(未標(biāo)示出的)半波延遲板旋轉(zhuǎn)變換成S偏振光并與偏振分束鏡得到的S偏振光分量組合，從偏振變換器4射出。來自偏振變換器4的白色S偏振光送到第一透鏡陣列2’，在那里出現(xiàn)復(fù)式二次燈圖像；然后第二透鏡陣列3’形成復(fù)式二次燈圖像，而形成圖像的光通過準(zhǔn)直透鏡11a和聚光透鏡11b到達(dá)分光鏡5a1、5b1、5c1以便分色。首先，反射紅光的分光鏡5a1反射入射的白色S偏振光中的紅色分量，以便把它與其它光分開；然后，反射藍(lán)光的分光鏡5b1反射入射的S偏振光中的藍(lán)色分量，以便把它與綠光分量分開；而最后，反射綠光的分光鏡5c1反射綠色分量。作為分色的S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束送到旋轉(zhuǎn)多面反射器7內(nèi)側(cè)的反射面。在旋轉(zhuǎn)多面反射器7，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅、綠和藍(lán)色光束由其內(nèi)側(cè)的反射面依次反射。反射的光束通過準(zhǔn)直透鏡6e和6f而進(jìn)入偏振分束鏡8，在那里作為S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由分析膜8a反射并投射到反射式顯示器9上。反射式顯示器9，它由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制輸入的紅、綠和藍(lán)色光束以便把S偏振光變換成P偏振光，并將其作為反射光發(fā)出。發(fā)出的光通過1/4波延遲板14而再次進(jìn)入偏振分束鏡8。在偏振分束鏡8，射向投影儀10的光量和射向燈一側(cè)的光量由透射和反射的偏振分束鏡8的偏振軸與入射P偏振光的偏振狀態(tài)之間的關(guān)系來決定。由來自偏振分束鏡8的P偏振光作為組合光進(jìn)入投影儀10。進(jìn)入投影儀10的P偏振光以放大的形式投射在屏幕等等上面，以便根據(jù)上述圖像信號(hào)投射圖像。
根據(jù)此第四實(shí)施例，如第一實(shí)施例，該設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)多面反射器7和一臺(tái)顯示器9，這樣可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單、緊湊、低耗費(fèi)的光學(xué)單元或者圖像顯示設(shè)備。因?yàn)樾D(zhuǎn)多面反射器7的同一反射面上反射紅、綠和藍(lán)色光束時(shí)不同顏色的反射光束不會(huì)交錯(cuò)，不同顏色的光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。因此，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)不必小而屏幕亮度得以增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講，本光學(xué)單元或設(shè)備也可以是緊湊的。另外，如第三實(shí)施例，作為顏色分離器的分光鏡5a1、5b1、5c1小，采用彼此平行的分色膜，以及該膜以約45度接收和發(fā)射光而避免浪費(fèi)光，這些結(jié)構(gòu)使得提高分色效率的同時(shí)帶來了改善對(duì)比度和顏色純度的結(jié)果。還有，因?yàn)榉稚な潜舜似叫械?，所以光學(xué)系統(tǒng)更易于設(shè)計(jì)。在第四實(shí)施例中，透鏡的空白部分比例(open area ratio)提高，從而改善了屏幕亮度。而且，不再需要調(diào)節(jié)顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光的投影點(diǎn)。第一透鏡陣列2’的特點(diǎn)是水平交錯(cuò)方式排列的復(fù)式聚光透鏡(圖8A)，而第二透鏡陣列3’的特點(diǎn)是豎直交錯(cuò)方式排列的復(fù)式聚光透鏡(圖8B)。但是本發(fā)明不限于此。比如，第一透鏡陣列2’可以具有豎直或者水平和豎直都有的方式交錯(cuò)排列的復(fù)式聚光透鏡，或者，第二透鏡陣列3’可以具有水平或者水平和豎直都有的方式交錯(cuò)排列的復(fù)式聚光透鏡。
圖9說明第五實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)。
該實(shí)施例采用棱鏡分光鏡作分色器。
圖9中，標(biāo)號(hào)1表示燈單元；1a表示反射器；1b表示光源或燈。標(biāo)號(hào)2表示第一透鏡陣列；而標(biāo)號(hào)3表示第二透鏡陣列，它形成第一透鏡陣列各透鏡的圖像。標(biāo)號(hào)4表示偏振變換器，它包括偏振分束鏡(PBS)及半波延遲板；而5是分光鏡，它是用作分色的如玻璃或類似材料制作的棱鏡。分光鏡5由內(nèi)夾玻璃的三個(gè)分色膜構(gòu)成。這三個(gè)分色膜彼此平行而光以約45度入射和離開每個(gè)膜。標(biāo)號(hào)11c表示準(zhǔn)直透鏡，它把來自分光鏡5的紅、綠和藍(lán)色光束校直。標(biāo)號(hào)7表示旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有如在第一實(shí)施例(圖1及圖2A和圖2B)或者第二實(shí)施例(圖4和5)所見的相同結(jié)構(gòu)，而且繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)的復(fù)式反射面(成環(huán)狀的反射面7x)反射紅、綠和藍(lán)色光束。標(biāo)號(hào)6e和6g代表準(zhǔn)直透鏡，它們把來自旋轉(zhuǎn)多面反射器7的光束校直。8a代表裝在偏振分束鏡內(nèi)的分析膜，它反射P偏振光和S偏振光而透射其它的光。標(biāo)號(hào)9代表反射式顯示器，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制紅、綠和藍(lán)色光束以形成圖像。標(biāo)號(hào)10表示投影儀。標(biāo)號(hào)11a和11b分別表示準(zhǔn)直透鏡和聚光透鏡，它們把從第二透鏡陣列3到顯示器9去的光束聚焦。標(biāo)號(hào)20表示電源電路；21是處理來自外部的圖像信號(hào)的信號(hào)處理電路；而22是驅(qū)動(dòng)電路，它根據(jù)來自于信號(hào)處理電路21的信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示器9。標(biāo)號(hào)25表示轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7的馬達(dá)。標(biāo)號(hào)100表示圖像顯示設(shè)備。
如第一實(shí)施例，由馬達(dá)25驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸以確定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而反射器7的復(fù)式反射面在繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)依次反射來自于準(zhǔn)直透鏡11c的紅、綠和藍(lán)色光束。反射的紅、綠和藍(lán)色光束通過準(zhǔn)直透鏡6e和6g以及偏振分束鏡8的分析膜8a而到達(dá)顯示器9。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7旋轉(zhuǎn)而其反射平面依次從一個(gè)反射面向下一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，投射到顯示器9上的紅、綠和藍(lán)光束以確定的方向在顯示器9上滾動(dòng)。包含以上從所述燈單元1到所述投影儀10的各種不同部件的光學(xué)系統(tǒng)組成圖像顯示設(shè)備的光學(xué)單元，其中范圍從偏振變換器4到偏振分束鏡的光學(xué)系統(tǒng)部分作為所述反射式顯示器9的照明光學(xué)系統(tǒng)。
在第五實(shí)施例中，從燈單元1內(nèi)的燈1b發(fā)出的(白色)光經(jīng)反射器1a反射和聚焦而送到偏振變換器4。在偏振變換器4，白光由(未標(biāo)示出的)偏振分束鏡分成P偏振光和S偏振光。P偏振光由(未標(biāo)示出的)半波延遲板旋轉(zhuǎn)變換成S偏振光并與偏振分束鏡得到的S偏振光分量組合，從偏振變換器4射出。和上述情況相反，所述半波延遲板可以變換S偏振光成P偏振光，使偏振變換器4發(fā)出P偏振光。來自偏振變換器4的白色S偏振光送到第一透鏡陣列2，在那里出現(xiàn)復(fù)式二次燈圖像；然后第二透鏡陣列3形成復(fù)式二次燈圖像，而形成圖像的光通過準(zhǔn)直透鏡11a和聚光透鏡11b到達(dá)棱鏡分光鏡5以便分色。在棱鏡分光鏡5，首先，反射紅光的分色膜反射入射的白色S偏振光中的紅色分量，以便把它與其它光分開；然后，反射藍(lán)光的分光鏡膜反射入射的S偏振光中的藍(lán)色分量，以便把它與綠光分量分開；而最后，反射綠光的分色膜反射綠色分量。分色的S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由準(zhǔn)直透鏡11c校直，而送到旋轉(zhuǎn)多面反射器7內(nèi)側(cè)的反射面。在旋轉(zhuǎn)多面反射器7，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅、綠和藍(lán)色光束由其內(nèi)側(cè)的反射面反射。反射的光束通過準(zhǔn)直透鏡6e和6g到達(dá)偏振分束鏡的分析膜8a，在那里作為S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由分析膜8a反射，并投射到反射式顯示器9上。反射式顯示器9，它由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制輸入的紅、綠和藍(lán)色光束以便把S偏振光變換成P偏振光，并將其作為反射光發(fā)出。發(fā)出的光返回到偏振分束鏡的分析膜8a。在分析膜8a，射向投影儀10的光量和射向燈一側(cè)的光量由透射和反射的分析膜8a的偏振軸與入射的P偏振光的偏振狀態(tài)之間的關(guān)系來決定。由偏振分束鏡分析膜8a發(fā)射的P偏振光作為組合光進(jìn)入投影儀10，該投影儀把該P(yáng)偏振光以放大的形式投射在屏幕等等上面，以根據(jù)上述圖像信號(hào)投射圖像。
根據(jù)此第五實(shí)施例，如第一實(shí)施例，該設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)多面反射器7和一臺(tái)顯示器9，這樣可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單、緊湊、低耗費(fèi)的光學(xué)單元或者圖像顯示設(shè)備。因?yàn)樾D(zhuǎn)多面反射器7的同一反射面上反射紅、綠和藍(lán)色光束時(shí)反射的紅、綠和藍(lán)色光束不會(huì)交錯(cuò)，紅、綠和藍(lán)色光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。
因此，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)不必小而屏幕亮度得以增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講，本光學(xué)單元或設(shè)備可以更緊湊。另外，因?yàn)榉止忡R在分色膜之間有玻璃或類似材料，即使分色膜之間的距離為避免混雜反射光顏色而設(shè)到足夠長(zhǎng)，其距離也可以在光學(xué)上縮短。因此，在旋轉(zhuǎn)多面反射器反射面上的紅、綠和藍(lán)色光點(diǎn)可以足夠小以保證在紅、綠和藍(lán)色光束的反射光情況下的均勻性。而且，分光鏡5的分色膜小而彼此平行，以及以約45度接收和反射光從而避免浪費(fèi)光，提高分色效率的同時(shí)帶來了改善對(duì)比度和顏色純度的結(jié)果。還有，所述分光鏡也易于制造。而且，不再需要調(diào)節(jié)顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光的投影點(diǎn)。
圖10說明作為第六實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)。
在該實(shí)施例中，為縮短光學(xué)單元中的光路，把從第二透鏡陣列發(fā)射的光導(dǎo)入作為分色器的分光鏡而沒有通過準(zhǔn)直透鏡或聚光透鏡。
在圖10，標(biāo)號(hào)1表示燈單元；1a表示反射器，它以給定方向反射來自燈的光；而1b是燈。標(biāo)號(hào)2表示第一透鏡陣列；而標(biāo)號(hào)3表示第二透鏡陣列，它生成第一透鏡陣列2各透鏡的圖像。標(biāo)號(hào)4表示偏振變換器，它把來自燈單元1的光分成P偏振光和S偏振光，而且轉(zhuǎn)動(dòng)任一偏振光使其與另一偏振光相等。標(biāo)號(hào)5a、5b和5c表示分光鏡，它們通過反射和透射把偏振光分色。分光鏡5a、5b和5c的排列使得分色膜彼此平行且光束以接近45度角射入及射出每片膜。標(biāo)號(hào)6a和6b表示準(zhǔn)直透鏡，它們把來自于分光鏡5a、5b和5c的紅、綠和藍(lán)色光束校直。標(biāo)號(hào)7表示旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有如在第一實(shí)施例(圖1及圖2A和圖2B)或者第二實(shí)施例(圖4和5)所見的相同結(jié)構(gòu)，繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)的復(fù)式反射面(成環(huán)狀的反射面7x)反射紅、綠和藍(lán)色光束。標(biāo)號(hào)6d代表準(zhǔn)直透鏡，它把來自旋轉(zhuǎn)多面反射器7的光束校直。標(biāo)號(hào)8表示偏振分束鏡(PBS)，而8a代表裝在偏振分束鏡內(nèi)的分析膜，它反射P偏振光和S偏振光而透射其它的光。標(biāo)號(hào)9代表反射式顯示器(如反射式液晶顯示板)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制紅、綠和藍(lán)色光束以形成圖像。標(biāo)號(hào)10表示投影儀，它在屏幕上以放大的形式投射來自偏振分束鏡8的光。標(biāo)號(hào)13a和13b表示偏振板，它們透射(S或P)偏振光。標(biāo)號(hào)14表示1/4波延遲板，它把顯示器9的光罩上反射的光轉(zhuǎn)換成P偏振光以避免顯示器9上形成的圖像光混雜散射光。標(biāo)號(hào)20表示電源電路；21是處理來自外部的圖像信號(hào)的信號(hào)處理電路；而22是驅(qū)動(dòng)電路，它根據(jù)來自于信號(hào)處理電路21的信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示器9。標(biāo)號(hào)25表示轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7的馬達(dá)。標(biāo)號(hào)100表示圖像顯示設(shè)備。
如上述其它實(shí)施例一樣，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸以確定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而反射器7的復(fù)式反射面在繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)依次反射來自于準(zhǔn)直透鏡6a和6b的紅、綠和藍(lán)色光束。反射的紅、綠和藍(lán)色光束通過準(zhǔn)直透鏡6d、偏振板13a、偏振分束鏡8和1/4波延遲板14，到達(dá)反射式顯示器9。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7旋轉(zhuǎn)而其反射平面依次從一個(gè)反射面向下一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，投射到顯示器9上的紅、綠和藍(lán)光束以確定的方向在顯示器9上滾動(dòng)。包括以上從所述燈單元1到所述投影儀10的各種不同部件的光學(xué)系統(tǒng)組成圖像顯示設(shè)備的光學(xué)單元，其中范圍從偏振變換器4到1/4波延遲板14的光學(xué)系統(tǒng)部分作為所述反射式顯示器9的照明光學(xué)系統(tǒng)。
在第六實(shí)施例中，從燈單元1內(nèi)的燈1b發(fā)出的(白色)光經(jīng)反射器1a反射和聚焦而送到偏振變換器4。在偏振變換器4，白光由(未標(biāo)示出的)偏振分束鏡分成P偏振光和S偏振光。P偏振光由(未標(biāo)示出的)半波延遲板旋轉(zhuǎn)變換成S偏振光并與偏振分束鏡得到的S偏振光分量組合，從偏振變換器4射出。和上述情況相反，偏振變換器4的半波延遲板可以變換S偏振光成P偏振光，使偏振變換器4發(fā)P偏振光。來自偏振變換器4的白色S偏振光送到第一透鏡陣列2，在那里出現(xiàn)復(fù)式二次燈圖像；然后第二透鏡陣列3形成復(fù)式二次燈圖像，而形成圖像的光到達(dá)分光鏡5a、5b、5c以便分色。首先，反射紅光的分光鏡5a反射入射的白色S偏振光中的紅色分量，以便把它與其它光分開；然后，反射藍(lán)光的分光鏡5b反射入射的S偏振光中的藍(lán)色分量，以便把它與綠光分量分開；而最后，反射綠光的分光鏡5c反射綠色分量。分色的S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由準(zhǔn)直透鏡6a和6b校直，而送到旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面。在旋轉(zhuǎn)多面反射器7，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅、綠和藍(lán)色光束由其內(nèi)側(cè)的八個(gè)反射面反射。反射的光束通過準(zhǔn)直透鏡6d、以及偏振板13a而進(jìn)入偏振分束鏡8，在那里作為S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由分析膜8a反射并經(jīng)過1/4波延遲板14后投射到反射式顯示器9上。反射式顯示器9，它由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制輸入的紅、綠和藍(lán)色光束以把S偏振光變換成P偏振光，并將其作為反射光發(fā)出。發(fā)出的光通過1/4波延遲板14而再次進(jìn)入偏振分束鏡8。在偏振分束鏡8，射向投影儀10的光量和射向燈一側(cè)的光量由透射和反射的偏振分束鏡8的偏振軸與入射P偏振光的偏振狀態(tài)之間的關(guān)系來決定。由偏振分束鏡8發(fā)射的P偏振光作為組合光通過偏振板13b后進(jìn)入投影儀10。進(jìn)入投影儀10的P偏振光以放大的形式投射在屏幕等等上面，以根據(jù)上述圖像信號(hào)投射圖像。
根據(jù)此第六實(shí)施例，如上述其它實(shí)施例，該設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)多面反射器7和一臺(tái)顯示器9，這樣可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單、緊湊、低耗費(fèi)的光學(xué)單元或者圖像顯示設(shè)備。因?yàn)樾D(zhuǎn)多面反射器7的同一反射面上反射紅、綠和藍(lán)色光束時(shí)不同顏色的反射光束不會(huì)交錯(cuò)，不同顏色的光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。因此，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)不必小而屏幕亮度得以增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講，本光學(xué)單元或設(shè)備也可以是緊湊的。另外，用于分色的分光鏡5a、5b、5c的分色膜彼此平行而且以約45度射入和射出光，使得提高分色效率的同時(shí)帶來了改善對(duì)比度和顏色純度的結(jié)果。還有，光學(xué)系統(tǒng)更易于設(shè)計(jì)。因?yàn)樵诘诙哥R3和分光鏡5a之間既沒有準(zhǔn)直透鏡也沒有聚光透鏡而光路更短，有可能實(shí)現(xiàn)更緊湊的光學(xué)單元或設(shè)備，以及降低光損耗和增加屏幕亮度。而且，不再需要調(diào)節(jié)顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光的投影點(diǎn)。
圖11說明作為第7實(shí)施例的投影式圖像顯示設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)。
在此實(shí)施例中，照明光學(xué)系統(tǒng)在偏振變換器前后具有代替透鏡陣列的集成光管。
圖11中，標(biāo)號(hào)1表示燈單元，而1a表示帶橢圓反射面的反射器，它以聚光方向反射來自燈的光；1b表示像燈那樣的光源。標(biāo)號(hào)15表示第一光管，通過該光管的輸入光一邊反射一邊向前傳輸。標(biāo)號(hào)4表示偏振變換器。標(biāo)號(hào)16代表第二光管，其截面幾乎比第一光管15大兩倍，通過該光管的輸入光一邊反射一邊向前傳輸。雖然圖示是直管，但是本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)看到，管路可以由軟光纖而彎曲或改進(jìn)。標(biāo)號(hào)5a、5b和5c表示分光鏡，它們通過反射和透射把偏振光分色，其中，5a是紅光反射分光鏡，它反射紅光而透射藍(lán)光和綠光，5b是反射藍(lán)光而透射綠光的藍(lán)光反射分光鏡，而5c是反射綠光的綠光反射分光鏡。分光鏡5a、5b和5c的分色膜彼此不平行而擺放方式使得光以約45度到達(dá)和離開膜。標(biāo)號(hào)6a和6b代表準(zhǔn)直透鏡，它們把來自于分光鏡5a、5b和5c的紅、綠和藍(lán)色光束校直。標(biāo)號(hào)7表示旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有如在第一實(shí)施例(圖1及圖2A和圖2B)或者第二實(shí)施例(圖4和5)所見的相同結(jié)構(gòu)，繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)的復(fù)式反射面(成環(huán)狀的反射面7x)反射紅、綠和藍(lán)色光束。標(biāo)號(hào)6c、6d和6e代表準(zhǔn)直透鏡，它們把來自旋轉(zhuǎn)多面反射器7的光束校直。標(biāo)號(hào)8表示偏振分束鏡(PBS)，而8a是裝在偏振分束鏡8內(nèi)的分析膜，它反射P偏振光和S偏振光而透射其它的光。標(biāo)號(hào)9代表反射式顯示器，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制紅、綠和藍(lán)色光束以形成圖像。標(biāo)號(hào)10表示投影儀，它在屏幕上以放大的形式投射發(fā)自偏振分束鏡8的光束。標(biāo)號(hào)13a和13b表示偏振板，它們透射(S或P)偏振光。標(biāo)號(hào)11a和11b分別表示準(zhǔn)直透鏡和聚光透鏡，它們把從第二光管16到顯示器9去的光束進(jìn)行聚焦。標(biāo)號(hào)14表示1/4波延遲板，它把顯示器9的光罩上反射的光轉(zhuǎn)換成P偏振光以避免顯示器9上形成的圖像光混雜散射光。標(biāo)號(hào)20表示電源電路；21是處理來自外部的圖像信號(hào)的信號(hào)處理電路；而22是驅(qū)動(dòng)電路，它根據(jù)來自于信號(hào)處理電路21的信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示器9。標(biāo)號(hào)25表示轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7的馬達(dá)。標(biāo)號(hào)100表示圖像顯示設(shè)備。
如第一實(shí)施例，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)多面反射器7繞中心軸以確定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而反射器7的復(fù)式反射面在繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)依次反射來自于準(zhǔn)直透鏡6a和6b的紅、綠和藍(lán)色光束。反射的紅、綠和藍(lán)色光束通過準(zhǔn)直透鏡6c和6d、偏振板13a、偏振分束鏡8和1/4波延遲板14，到達(dá)顯示器9。當(dāng)旋轉(zhuǎn)多面反射器7旋轉(zhuǎn)而其反射平面依次從一個(gè)反射面向下一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，投射到顯示器9上的紅、綠和藍(lán)光束以確定的方向在顯示器9上滾動(dòng)。包括以上從所述燈單元1到所述投影儀10的不同部件的光學(xué)系統(tǒng)組成圖像顯示設(shè)備的光學(xué)單元，其中范圍從第一光管15到1/4波延遲板14的光學(xué)系統(tǒng)部分作為所述反射式顯示器9的照明光學(xué)系統(tǒng)。
在第七實(shí)施例中，從燈單元1內(nèi)的燈1b發(fā)出的(白色)光經(jīng)反射器1a反射和聚焦而送到第一光管15。光通過第一光管15一邊反射一邊向前傳輸并到達(dá)偏振變換器14。在偏振變換器4，白光由(未標(biāo)示出的)偏振分束鏡分成P偏振光和S偏振光。P偏振光由(未標(biāo)示出的)半波延遲板旋轉(zhuǎn)變換成S偏振光并與偏振分束鏡得到的S偏振光分量組合，從偏振變換器4射出。S偏振光離開偏振變換器4，其光束寬度比第一光管15內(nèi)未變換的束寬在一個(gè)方向上幾乎大兩倍。白的S偏振光從偏振變換器4進(jìn)入第二光管16，通過該光管的光一邊反射一邊向前傳輸，然后離開光管出口。為適應(yīng)來自偏振變換器4的光束，第二光管16內(nèi)部光波導(dǎo)的寬度和橫截面比第一光管15內(nèi)部光波導(dǎo)大幾乎兩倍。發(fā)自第二光管16的光通過準(zhǔn)直透鏡11a和聚光透鏡11b到達(dá)分光鏡5a、5b、5c以便分色。首先，反射紅光的分光鏡5a反射入射的白色S偏振光中的紅色分量，以便把它與其它光分開；然后，反射藍(lán)光的分光鏡5b反射入射的S偏振光中的藍(lán)色分量，以便把它與綠光分量分開；而最后，反射綠光的分光鏡5c反射綠色分量。分色的S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由準(zhǔn)直透鏡6a和6b校直，而送到旋轉(zhuǎn)多面反射器7的反射面。在旋轉(zhuǎn)多面反射器7，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅、綠和藍(lán)色光束由其內(nèi)側(cè)的反射面反射。反射的光束通過準(zhǔn)直透鏡6c、6d、6e以及偏振板13a而進(jìn)入偏振分束鏡8，在那里作為S偏振光的紅、綠和藍(lán)色光束由分析膜8a反射并經(jīng)過1/4波延遲板14后投射到反射式顯示器9上。反射式顯示器9，它由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制輸入的紅、綠和藍(lán)色光束以把S偏振光變換成P偏振光，并將其作為反射光發(fā)出。發(fā)出的光通過1/4波延遲板14而再次進(jìn)入偏振分束鏡8。在偏振分束鏡8，射向投影儀10的光量和射向燈一側(cè)的光量由透射和反射的偏振分束鏡8的偏振軸與入射P偏振光的偏振狀態(tài)之間的關(guān)系決定。由偏振分束鏡8發(fā)射的P偏振光作為組合光進(jìn)入投影儀10。進(jìn)入投影儀10的P偏振光以放大的形式投射在屏幕等等上面，以根據(jù)上述圖像信號(hào)投射圖像。
根據(jù)此第七實(shí)施例，如從第一到第六實(shí)施例，該設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)多面反射器7和一臺(tái)顯示器9，這樣可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單、緊湊、低耗費(fèi)的光學(xué)單元或者圖像顯示設(shè)備。因?yàn)樾D(zhuǎn)多面反射器7的同一反射面上反射紅、綠和藍(lán)色光束時(shí)不同顏色的反射光束不會(huì)交錯(cuò)，不同顏色的光點(diǎn)不會(huì)重疊在顯示器9上，這就消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象。因此，光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)不必小而屏幕亮度得以增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講，本光學(xué)單元或設(shè)備也可以是緊湊的。另外，為分色使光以約45度射入和離開分光鏡5a、5b、5c，使得提高分色效率的同時(shí)帶來了改善對(duì)比度和顏色純度的結(jié)果。特別是，在第七實(shí)施例中，來自第一光管15的光束在一個(gè)方向增寬使得離開第二光管16時(shí)光束幾乎增寬兩倍；因此容易在顯示器9上生成帶狀彩色光點(diǎn)。還有，因?yàn)榈谝还夤艿拈_口形狀和尺寸可以配合輸入光束的橫截面，所以光損失最小而屏幕亮度可以提高。而且，不再需要調(diào)節(jié)顯示器9上的紅、綠和藍(lán)色光的投影點(diǎn)。
在以上實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)多面反射器的復(fù)式反射面，繞中心軸排成環(huán)狀，是平直的面。然而，本發(fā)明不限于此。也就是說，反射面可以如圖12A和12B彎曲。圖12A說明繞中心軸有八個(gè)反射曲面7”x的典型反射器；而圖12B說明繞中心軸有八個(gè)反射曲面7x作基本反射面的典型反射器。對(duì)這些情況，因?yàn)榉瓷涿媸菑澢?，有可能控制顯示器上紅、綠和藍(lán)色光束的滾動(dòng)速度，比如，使之幾乎恒定不變。反射面的數(shù)目不限于8。如果如第二實(shí)施例裝配二次反射面，不必垂直于中心軸；二次反射面的數(shù)目不限于1。光也可能在旋轉(zhuǎn)多面反射器上反射三次或更多次。盡管以上實(shí)施例用一臺(tái)顯示器，顯示器的數(shù)目也不限于1。透射式顯示器可以用來代替反射式顯示器。顯示器可以是液晶顯示板之外的反射式裝置，比如采用小鏡面的裝置。在偏振分束鏡8的位置可以用全反射棱鏡。由分光鏡反射的光的顏色不限于三顏色(紅、綠、藍(lán))。
因此，光學(xué)單元或圖像顯示設(shè)備避免紅、綠和藍(lán)光點(diǎn)在顯示器上重疊，消除了浪費(fèi)光的現(xiàn)象，從而改善了光的利用率和屏幕亮度。顯示器上不再需要調(diào)整紅、綠和藍(lán)光點(diǎn)的位置，設(shè)備可以更緊湊、耗費(fèi)可以更少。
當(dāng)繼續(xù)說明以確定最佳模式以及/或者其它優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，我們看到，其中可以做不同的調(diào)整，而在這當(dāng)中本發(fā)明和公開的發(fā)明可以以不同的形式和實(shí)施例得到改進(jìn)，而且它們可以運(yùn)用于許多應(yīng)用場(chǎng)合，而在此只說明了其中的部分。以下的權(quán)利要求書會(huì)對(duì)本發(fā)明概念的實(shí)際范圍之內(nèi)的任何和所有調(diào)整和變化給以保護(hù)申請(qǐng)。
權(quán)利要求
1.一種投影式圖像顯示設(shè)備，它包括(a)光源；(b)顯示器，它根據(jù)圖像信號(hào)用所述光源發(fā)射出來的光形成光圖像；(c)分色器，它把所述光源射出的光分成幾種顏色的光束；(d)旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有圍繞中心軸的多個(gè)反射面，在光射入/射出側(cè)由相鄰反射面或者相鄰反射面的切線形成的每個(gè)夾角小于180度；并且，繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，讓所述反射面依次反射來自所述分色器的彩色光束并把它們投射到所述顯示器上；以及(e)投影儀，它把來自所述顯示器的光束投射成為彩色圖像，其中，來自所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的投射在所述顯示器上的彩色光束根據(jù)基于所述旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)多面反射器的所述反射面的變化而在所述顯示器上以確定的方向滾動(dòng)。
2.一種投影式圖像顯示設(shè)備，它包括(a)光源；(b)顯示器，它根據(jù)圖像信號(hào)用所述光源發(fā)射出來的光形成光圖像；(c)分色器，它把所述光源射出的光分成幾種顏色的光束；(d)旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有圍繞中心軸的多個(gè)基本反射面和二次反射面，在光射入/射出側(cè)相鄰基本反射面或相鄰基本反射面的切線形成的每個(gè)夾角小于180度，并且所述二次反射面和所述基本反射面形成的角度在所述光射入/射出側(cè)小于180度；并且，當(dāng)繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，讓所述基本反射面和所述二次反射面反射由所述分色器形成的彩色光束，并且將其射向所述顯示器；以及(e)投影儀，它把來自所述圖像顯示器的光束投射成為彩色圖像，其中，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的基本和二次反射面的轉(zhuǎn)動(dòng)，來自所述旋轉(zhuǎn)多面反射器而投射在所述顯示器上的彩色光束在所述顯示器上以確定的方向滾動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的多個(gè)反射面相對(duì)于所述中心軸是傾斜的。
4.如權(quán)利要求1所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的多個(gè)反射面圍繞其內(nèi)側(cè)的所述中心軸排列。
5.如權(quán)利要求2所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述基本反射面和所述二次反射面相對(duì)于所述中心軸是對(duì)稱的。
6.如權(quán)利要求1所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的多個(gè)反射面具有幾乎相同的形狀。
7.如權(quán)利要求2所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的多個(gè)基本反射面具有幾乎相同的形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述分色器的分色面不是相互平行的。
9.如權(quán)利要求2所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述分色器的分色面不是相互平行的。
10.如權(quán)利要求1所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述分色器的分色面相互平行，并且以這樣的方式確定其尺寸和將它們隔開、即、反射光束的各表面區(qū)域投射時(shí)不會(huì)重疊。
11.如權(quán)利要求2所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述分色器的分色面相互平行，并且以這樣的方式確定其尺寸和將它們隔開、即、反射光束的各表面區(qū)域投射時(shí)不會(huì)重疊。
12.如權(quán)利要求1所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述分色器包括在相鄰分色面之間的具有透光材料的棱鏡。
13.如權(quán)利要求2所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述分色器包括在相鄰分色面之間的具有透光材料的棱鏡。
14.一種投影式圖像顯示設(shè)備。它包括(a)光源；(b)顯示器，它根據(jù)圖像信號(hào)用所述光源發(fā)出的光形成光學(xué)圖像；(c)第一透鏡陣列，它具有在平面上至少豎直或水平交錯(cuò)排列的多個(gè)透鏡、用以處理來自所述光源的光；(d)第二透鏡陣列，它具有在平面上至少豎直或水平交錯(cuò)排列的多個(gè)透鏡、用以形成所述第一透鏡陣列的透鏡圖像；(e)分色器，它把來自所述第二透鏡陣列的光分成不同顏色的光束；以及(f)旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有圍繞中心軸的多個(gè)反射面，在光射入/射出側(cè)相鄰反射面或相鄰反射面的切線形成的角度小于180度；并且，繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使所述反射面依次反射來自所述分色器的色彩光束并將其投射到所述顯示器；以及(g)投影儀，它將來自所述顯示器的光束投射成為彩色圖像，其中，光通過所述第一和第二透鏡陣列，經(jīng)所述分色器分成彩色光束，基于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的旋轉(zhuǎn)、隨著反射面的變化、上述彩色光束在所述顯示器上以確定的方向滾動(dòng)。
15.一種投影式圖像顯示設(shè)備，它包括；(a)光源；(b)顯示器，它根據(jù)圖像信號(hào)用光源發(fā)出的光形成光學(xué)圖像；(c)第一光管，它使來自所述光源的光通過其內(nèi)部光波導(dǎo)一邊反射一邊向前傳輸；(d)偏振變換器，它使來自第一光管的光束的偏振狀態(tài)相同；(e)第二光管，其內(nèi)部光波導(dǎo)幾乎比所述第一光管的光波導(dǎo)寬兩倍，并且使來自所述偏振變換器的光通過其內(nèi)部光波導(dǎo)一邊反射一邊向前傳輸；(f)分色器，它把來自所述第二光管的光分成不同顏色的光束；以及(g)旋轉(zhuǎn)多面反射器，它具有圍繞中心軸的多個(gè)反射面，在光射入/射出側(cè)相鄰反射面或相鄰反射面的切線形成的夾角小于180度；而且，當(dāng)繞所述中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使所述反射面依次反射來自反射器的彩色光束，并把它們射向顯示器；以及(h)投影儀，它把來自所述圖形顯示器的光束投射成為彩色圖像，其中，通過所述第二光管的偏振光束到達(dá)所述分色器而分成不同顏色的光束，并且得到的彩色光束根據(jù)所述反射面的變化、基于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的旋轉(zhuǎn)、在所述顯示器上以確定方向滾動(dòng)。
16.如權(quán)利要求1所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的光射入/射出側(cè)反射面是凸形曲面。
17.如權(quán)利要求2所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的光射入/射出側(cè)反射面是凸形曲面。
18.如權(quán)利要求14所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的光射入/射出側(cè)反射面是凸形曲面。
19.如權(quán)利要求15所述的投影式圖像顯示設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)多面反射器的光射入/射出側(cè)反射面是凸形曲面。
全文摘要
一種投影顯示技術(shù)把紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)光束投影在顯示器上，以形成提高了光利用率和增強(qiáng)了屏幕亮度的圖像。分色的紅、綠和藍(lán)光束由旋轉(zhuǎn)多面反射器的內(nèi)側(cè)的復(fù)式反射面反射，這樣，當(dāng)反射器繞中心軸旋轉(zhuǎn)而其反射面依次從一個(gè)反射面向下一個(gè)反射面變化時(shí)，反射光束投影在顯示器不同位置的表面并以指定方向滾動(dòng)。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1444395SQ0215436
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者大內(nèi)敏, 谷津雅彥, 平田浩二, 山崎太志, 三好智浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所