專(zhuān)利名稱(chēng)：高效投影系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)形成彩色圖象的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效投影系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)形成彩色圖象的方法。特別是涉及采用多個(gè)光閥的投影系統(tǒng)，由此實(shí)現(xiàn)寬的色域和色溫并改善光效率，以及涉及一種利用該系統(tǒng)形成彩色圖象的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)光閥的數(shù)目，投影系統(tǒng)分為三面板型和單面板型，該光閥控制著從高輸出燈源發(fā)出的光在每個(gè)像素上的開(kāi)或關(guān)。單面板投影系統(tǒng)比三面板投影系統(tǒng)具有較小的光學(xué)結(jié)構(gòu)，但是它的光效率僅僅是三面板投影系統(tǒng)的1/3，因?yàn)樗遣捎庙樞蚍▽坠夥纸鉃榧t光(R)、綠光(G)和藍(lán)光(B)。因此，已經(jīng)開(kāi)展了對(duì)提高單面板投影系統(tǒng)的光效率的研發(fā)工作。
一般的單面板投影光學(xué)系統(tǒng)采用濾色器將白光源發(fā)出的光分解為R、G和B光，依序?qū)、G和B光傳輸?shù)焦忾y，并根據(jù)顏色順序操控光閥，從而形成圖象。因?yàn)檫@種單面板光學(xué)系統(tǒng)是順序地利用顏色，所以單面板光學(xué)系統(tǒng)的光效率僅是三面板光學(xué)系統(tǒng)的1/3。已經(jīng)開(kāi)研發(fā)出增加單面板投影系統(tǒng)光效率的方法，滾動(dòng)法就是其中之一。根據(jù)該顏色滾動(dòng)法，白光被分解為R、G和B光，并且它們同時(shí)被傳輸?shù)焦忾y的不同位置。另外，因?yàn)閮H當(dāng)R、G和B光都到達(dá)每個(gè)像素的時(shí)候才能形成圖象，所以要用一種特別的方法周期性地循環(huán)移動(dòng)色帶。
公開(kāi)號(hào)為No.2002/191154A1的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)了一種傳統(tǒng)的單面板滾動(dòng)投影系統(tǒng)。如圖1所示，在傳統(tǒng)的單面板滾動(dòng)投影系統(tǒng)中，光源100發(fā)出的白光通過(guò)第一和第二透鏡陣列102和104以及偏振轉(zhuǎn)換器105，并由第一至第四分色鏡109、112、122和139分束為R、G和B光。例如，R和B光由第一分色鏡109透射并在第一光路L1中前進(jìn)，G光由第一分色鏡109反射并在第二光路L2中前進(jìn)。第二分色鏡112再將第一光路L1中前進(jìn)的R和B光分束，使得R光透過(guò)第二分色鏡112并在第一光路L1中筆直前進(jìn)，G光由第二分色鏡112反射并在第三光路L3中前進(jìn)。
將第一至第三棱鏡114、135和142分別可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在第一至第三光路L1、L2和L3上。將光源100發(fā)出的光分束為R、G和B光，分別由對(duì)應(yīng)的第一至第三棱鏡114、135和142滾動(dòng)R、G和B光。第一至第三棱鏡114、135和142恒速旋轉(zhuǎn)，從而滾動(dòng)R、G和B光色帶。在第二和第三光路L2和L3中分別前進(jìn)的G光和B光分別由第三分色鏡139透射和反射并因此被混合。隨后，由第四分色鏡122將R、G和B光混合，然后由偏振光分束器127將其傳輸至光閥130。該光閥形成彩色圖象。
聚焦透鏡107靠著偏振轉(zhuǎn)換器105設(shè)置，用于光路補(bǔ)償?shù)耐哥R110、117、131、137、145設(shè)置在第一至第三光路L1、L2和L3上。聚焦透鏡120設(shè)置在第一分色鏡112和第四分色鏡122之間，聚焦透鏡140設(shè)置在第三分色鏡139和第四分色鏡122之間。聚焦透鏡124和起偏器125設(shè)置在第四分色鏡122和偏振光分束器127之間的光路上。光路變換器，例如，反射鏡118和133分別設(shè)置在第一和第三光路L1和L3上，用于改變光的光路。
圖2示出通過(guò)旋轉(zhuǎn)第一至第三棱鏡114、135和142來(lái)使R、G和B光色帶滾動(dòng)的過(guò)程。圖2示出當(dāng)對(duì)應(yīng)于各自顏色的第一至第三棱鏡114、135和142互相同步旋轉(zhuǎn)時(shí)光閥130表面形成的色帶如何周期性地循環(huán)的情況。當(dāng)R、G和B光色帶以單循環(huán)方式移動(dòng)時(shí)，就形成了單幀彩色圖象。
光閥130對(duì)每個(gè)像素的圖象信號(hào)進(jìn)行處理以形成圖象，并且通過(guò)投影透鏡部件(未示出)將圖象放大并投影到屏幕上。
在采用滾動(dòng)法形成彩色圖象的傳統(tǒng)的單面板系統(tǒng)中，難于通過(guò)形成三個(gè)或者多個(gè)色帶的方式實(shí)現(xiàn)多通道。當(dāng)在傳統(tǒng)的單投影系統(tǒng)中將光源發(fā)出的光分束為三個(gè)或者多個(gè)顏色時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的集光率(etendue)增加了，這使得難以形成光學(xué)系統(tǒng)。
術(shù)語(yǔ)“集光率”(E)指的是在光學(xué)系統(tǒng)中測(cè)定光大小的物理恒量。集光率可以利用目標(biāo)區(qū)域來(lái)獲得，該區(qū)域待測(cè)的集光率和入射到目標(biāo)區(qū)域或者從該目標(biāo)區(qū)域輸出的光的角度的半角正弦值的平方來(lái)得到，以下式表達(dá)
E=πAsin2(θ1/2)=πA(2F/No)2]]>這里，F(xiàn)/No代表透鏡的個(gè)數(shù)F，并且得到關(guān)系式sin(θ1/2)=1(2F/No).]]>隨著受光度的增加，光學(xué)系統(tǒng)體積也增大并且結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
由于在傳統(tǒng)單面板投影系統(tǒng)中難于利用顏色滾動(dòng)法形成三個(gè)或者多個(gè)色帶，因此限制了色域的增加，并且難于實(shí)現(xiàn)多種顏色。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種投影系統(tǒng)，其中將光源發(fā)出的光分束為多個(gè)顏色，并且將多個(gè)顏色分別傳送到多個(gè)光閥，使得通過(guò)滾動(dòng)法形成彩色圖象，從而增加了色域和色溫范圍以及有效地調(diào)整了受光度。
本發(fā)明還提供一種采用多個(gè)光閥并通過(guò)滾動(dòng)法形成彩色圖象的系統(tǒng)方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種投影系統(tǒng)，它包括光源；根據(jù)多個(gè)波長(zhǎng)范圍將光源發(fā)出的光分束為多個(gè)顏色的分色器；可將分色器分束的多個(gè)顏色的光進(jìn)行滾動(dòng)的滾動(dòng)部件；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；將具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光的選色器；根據(jù)偏振方向?qū)⑦x色器透射的光透射或者反射的圖象組合器；以及至少兩個(gè)光閥，其中每個(gè)光閥接收由圖象組合器所透射的光，并根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
滾動(dòng)部件可以包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元并且以可旋轉(zhuǎn)方式安裝。
滾動(dòng)部件可以包括第一螺旋透鏡盤(pán)和第二螺旋透鏡盤(pán)，每個(gè)透鏡盤(pán)包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元，并且還可以包括位于第一和第二螺旋透鏡盤(pán)之間的導(dǎo)光片或者玻璃棒。
滾動(dòng)部件可以包括至少一個(gè)在柱狀表面上以螺旋式樣形成的圓柱透鏡單元。
分色器可以包括至少兩個(gè)相對(duì)于光軸以不同角度傾斜的分色鏡。
分色器可以包括至少兩個(gè)棱鏡，其中每個(gè)棱鏡包括一個(gè)分色鏡。
該投影系統(tǒng)還可以包括至少一個(gè)具有狹縫的濾光器，該狹縫用于調(diào)整光源和分色器之間的光路上的入射光的發(fā)散角。
圖象組合器可以是一個(gè)偏振光分束器或者柵網(wǎng)偏振光分束器。
該投影系統(tǒng)還可以包括位于分色器和圖象組合器之間的光路上的第一復(fù)眼(fly-eye)透鏡陣列和第二復(fù)眼透鏡陣列。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種投影系統(tǒng)，它包括光源；將光源發(fā)出的光分束為多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顏色的光的分色器，該分色器包括相對(duì)于光軸以不同角度傾斜的第一和第二分色鏡；將分色器分束的不同顏色的光進(jìn)行滾動(dòng)的滾動(dòng)部件；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；將具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光的選色器；根據(jù)偏振方向?qū)⑦x色器透射的光透射或者反射的圖象組合器；以及第一和第二光閥，其中每個(gè)光閥接收由圖象組合器所透射的光并根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
第一和第二分色鏡可以將光源發(fā)出的光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，選色器可以將第一和第二波長(zhǎng)范圍中至少一個(gè)范圍內(nèi)的光的至少一些光的偏振方向轉(zhuǎn)換。
第一分色鏡可以將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光反射，該第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括光源發(fā)出的光的第一色光和第二色光。第二分色鏡可以反射包括了第三色光和第四色光的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。選色器可以轉(zhuǎn)換第一和第三色光的偏振方向。
分色器還可以包括第三分色鏡，它以不同于第一和第二分色鏡的角度傾斜。
第一至第三分色鏡可以將光源發(fā)出的光分別分束為第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，并且選色器可以轉(zhuǎn)換第一至第三波長(zhǎng)范圍中至少一個(gè)范圍內(nèi)的光中的至少一些光的偏振方向。
第一分色鏡可以將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光反射，第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括光源發(fā)出的光的第一色光和第二色光。第二分色鏡可以將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光反射，第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括第三色光和第四色光。第三分色鏡可以將包括第五色光和第六色光在內(nèi)的第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光反射。選色器可以轉(zhuǎn)換第一，第三和第五色光的偏振方向。
該投影系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在光源和滾動(dòng)部件之間的光路上的第一圓柱透鏡，以減小入射到滾動(dòng)部件上的光的寬度；以及設(shè)置在分色器和圖象組合器之間光路上的第二圓柱透鏡，從而將滾動(dòng)部件所透射的光準(zhǔn)直。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種投影系統(tǒng)，它包括光源；包括一個(gè)或者多個(gè)透鏡單元并以可旋轉(zhuǎn)方式安裝的滾動(dòng)部件，該滾動(dòng)部件將入射光滾動(dòng)；根據(jù)至少兩個(gè)波長(zhǎng)范圍將滾動(dòng)部件透射的光分束的分色器；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；將具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的選色器；根據(jù)偏振方向?qū)⑦x色器所透射的光透射或者反射的圖象組合器；以及至少兩個(gè)光閥，每個(gè)光閥接收?qǐng)D象組合器所透射的光并根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
還是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種投影系統(tǒng)，它包括光源；包括一個(gè)或者多個(gè)透鏡單元并以可旋轉(zhuǎn)方式安裝的滾動(dòng)部件，該滾動(dòng)部件將入射光進(jìn)行滾動(dòng)；包括有彼此平行設(shè)置的第一和第二分色鏡的分色器，分色器根據(jù)波長(zhǎng)將滾動(dòng)部件透射的光分束；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；將具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光的選色器；根據(jù)偏振方向?qū)⑦x色器所透射的光透射或者反射的圖象組合器；以及第一和第二光閥，每個(gè)光閥接收?qǐng)D象組合器所透射的光并根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
滾動(dòng)部件可以包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元，并且將滾動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)部件中光所通過(guò)區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種形成彩色圖象的方法，它包括將入射光分束為多個(gè)波長(zhǎng)范圍；將入射光轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)；將具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)；使用多個(gè)光閥分別調(diào)制具有第一偏振態(tài)的色光和具有第二偏振態(tài)的色光；以及將具有第一偏振態(tài)的色光和第二偏振態(tài)的色光滾動(dòng)以形成彩色圖象。


通過(guò)參照附圖來(lái)詳細(xì)地描述實(shí)施例，本發(fā)明的上述以及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見(jiàn)，其中圖1是一種傳統(tǒng)投影系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出傳統(tǒng)投影系統(tǒng)中顏色滾動(dòng)操作的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)的示意圖；
圖4A和4B示出根據(jù)本發(fā)明由一種投影系統(tǒng)所使用的滾動(dòng)部件的例子；圖5A至5C示出一種由本發(fā)明所述投影系統(tǒng)所實(shí)施的利用分色法和偏振分束法將光分束為第一色光組和第二色光組的方法；圖6示出根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)中光強(qiáng)、分色范圍和偏振分束范圍隨波長(zhǎng)分布的曲線圖；圖7A和7B示出由根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)所形成的第一色帶組和第二色帶組，并示出滾動(dòng)操作；圖8示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)的修改的示意圖；圖9A至9C示出圖8所示的投影系統(tǒng)形成第一色光組和第二色光組的過(guò)程；圖10A至10C示出由圖8所示的投影系統(tǒng)所形成的第一色帶組和第二色帶組，并示出滾動(dòng)操作；圖11A至11C示出根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)中所使用的滾動(dòng)部件的顏色滾動(dòng)操作；圖12A至12C示出根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)形成第一色光組和第二色光組的例子；圖13A和13B示出將圖12A至12C所示的例子中形成的第一色帶組和第二色帶組進(jìn)行滾動(dòng)的過(guò)程；圖14示出根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)所使用的滾動(dòng)部件的另一個(gè)例子；圖15A和15B示出根據(jù)圖14所示滾動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)操作；圖16是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)所作的另一修改的示意圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的投影系統(tǒng)的示意圖；圖18A和18B分別示出用于根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的投影系統(tǒng)所使用的分色器的例子；圖19是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的投影系統(tǒng)的示意圖；圖20示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的投影系統(tǒng)的一種修改的示意圖；圖21A至21C示出在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的投影系統(tǒng)中形成第一色光組和第二色光組的例子；圖22示出在圖21A至21C所示的例子中形成的第一色帶組和第二色帶組；圖23是根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)所使用的空間濾光器的透視圖；
圖24A至24C示出一個(gè)例子，它通過(guò)控制用于根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)的空間濾光器的狹縫寬度而調(diào)整光閥上所形成的色帶寬度；圖25A至25C示出一個(gè)例子，它通過(guò)控制用于根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)的空間濾光器和細(xì)長(zhǎng)濾光器的狹縫寬度而調(diào)整光閥上所形成的色帶寬度；圖26是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的投影系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)包括光源10，根據(jù)波長(zhǎng)將光源10發(fā)出的光分束為多個(gè)顏色的分色器15，滾動(dòng)多個(gè)顏色的的光的滾動(dòng)部件20，將由分色器15透射的、具有預(yù)定波長(zhǎng)的光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換的選色器32，至少兩個(gè)對(duì)滾動(dòng)部件20滾動(dòng)的色光根據(jù)圖象信號(hào)進(jìn)行處理以形成彩色圖象的光閥，和將由兩個(gè)光閥形成的彩色圖象放大和投射到屏幕50上的投影透鏡部件45。
另外，提供一個(gè)可將入射光轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定偏振方向的光的偏振轉(zhuǎn)換器30。偏振轉(zhuǎn)換器30可以設(shè)置在光源10和選色器32之間的任何位置上。優(yōu)選地，但不是必須地，在光源和分色器15之間設(shè)置偏振轉(zhuǎn)換器30。
光源10發(fā)出白光，它包括產(chǎn)生光的燈11和反射鏡13，反射鏡反射由燈11發(fā)出的光從而將其導(dǎo)向預(yù)定路徑。反射鏡13可以采用橢圓反射器，該橢圓反射器具有一個(gè)設(shè)置燈11的焦點(diǎn)以及作為另一個(gè)焦點(diǎn)的聚集光的點(diǎn)。另外，反射鏡13可以采用拋物面反射器，燈11所處的位置為其焦點(diǎn)并將燈11發(fā)出的光反射成平行光。圖3中使用橢圓反射器作為反射鏡13。當(dāng)使用拋物面反射器作為反射鏡13時(shí)，還需要用于聚焦光的透鏡。
在光源10和分色器15之間的光路上提供準(zhǔn)直透鏡14，它將入射光準(zhǔn)直。當(dāng)用P表示光源10和將光源10發(fā)出的光聚集的焦點(diǎn)“f”之間的距離時(shí)，準(zhǔn)直透鏡14優(yōu)選地但不是必須地設(shè)置在離焦點(diǎn)“f”P(pán)/5的位置。準(zhǔn)直透鏡14這樣的設(shè)置能夠使得光學(xué)系統(tǒng)小型化。
可以在光源10和分色器15之間的光路上設(shè)置至少一個(gè)具有狹縫的濾光器以調(diào)整入射光的發(fā)散角。濾光器可以是空間濾光器，優(yōu)選但不是必須地將其安裝在光源10的焦點(diǎn)“f”處。
分色器15將光源10發(fā)出的白光分束為至少兩個(gè)顏色，它可以包括至少兩個(gè)相對(duì)于入射光的軸線以不同角度傾斜的分色鏡。
如圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)中，分色器15包括第一和第二分色鏡15a和15b。第一分色鏡15a反射入射光的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光并透射除第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光之外的入射光。第二分色鏡15b反射入射光第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光并透射除第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光之外的入射光。
滾動(dòng)部件20包括至少一個(gè)透鏡單元20a，它將入射光分離為多個(gè)光束，其構(gòu)成使得滾動(dòng)部件20的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)部件入射光所通過(guò)的區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)，以便滾動(dòng)入射光。參照?qǐng)D4A，滾動(dòng)部件20可以包括至少一個(gè)螺旋透鏡盤(pán)，其中以螺旋式樣方式至少設(shè)置一個(gè)圓柱透鏡單元20a。滾動(dòng)部件20能夠圍繞一個(gè)預(yù)定的樞軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)滾動(dòng)部件20以J方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)部件20中入射光L所穿過(guò)的區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列產(chǎn)生Q方向的直線運(yùn)動(dòng)，從而將入射光L滾動(dòng)。
當(dāng)透鏡陣列以Q方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所得到的效果就是，好象入射光L在和Q方向相反的方向上進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)以遠(yuǎn)離或者接近滾動(dòng)部件20樞軸的方向進(jìn)行。換句話說(shuō)，如圖4B所示，當(dāng)滾動(dòng)部件20以J方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，就好象是入射光L以遠(yuǎn)離或者接近滾動(dòng)部件20樞軸的方向上進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
參照?qǐng)D4B，滾動(dòng)部件20包括彼此隔開(kāi)預(yù)定距離的第一和第二螺旋透鏡盤(pán)23和24，以及設(shè)置在第一和第二螺旋透鏡盤(pán)23和24之間的導(dǎo)光片或者玻璃棒28。以螺旋式樣在第一螺旋透鏡盤(pán)23的至少一面上設(shè)置圓柱透鏡單元23a。類(lèi)似地，以螺旋式樣在第二螺旋透鏡盤(pán)24的至少一面上設(shè)置圓柱透鏡單元(未示出)。每個(gè)螺旋透鏡盤(pán)23和24的截面為圓柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)。第一和第二螺旋透鏡盤(pán)23和24可用旋轉(zhuǎn)方式安裝。通過(guò)第一螺旋透鏡盤(pán)23透射的光入射到第二螺旋透鏡盤(pán)24上。由于第一螺旋透鏡盤(pán)23的緣故，導(dǎo)光片或者玻璃棒28和第二螺旋透鏡盤(pán)24阻止了光的發(fā)散。
第一圓柱透鏡16設(shè)置在分色器15和滾動(dòng)部件20之間。第二圓柱透鏡17、第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27、以及偏振轉(zhuǎn)換器30設(shè)置在滾動(dòng)部件20和選色器32之間的光路上。第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27包括以?xún)删S方式設(shè)置的透鏡單元25a和27a。第二圓柱透鏡17可以設(shè)置在靠近滾動(dòng)部件20的地方或者設(shè)置在第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27之間。偏振轉(zhuǎn)換器30優(yōu)選但不是必須地設(shè)置在光源10和分色器15之間，但是偏振轉(zhuǎn)換器30也可以設(shè)置在靠近第二復(fù)眼透鏡陣列27的地方。
另外，投影系統(tǒng)包括中繼透鏡34，它將透過(guò)第二復(fù)眼透鏡27的光根據(jù)顏色的不同而傳送到光閥的不同區(qū)域，并且包括圖象組合器35，其反射或者透射由選色器32根據(jù)偏振方向而透射的光，從而將光傳送到至少兩個(gè)光閥上并且將由至少兩個(gè)光閥分別形成的圖象混合起來(lái)。這兩個(gè)光閥包括，例如第一和第二光閥38和40。圖象組合器35可以采用偏振光分束器或者柵網(wǎng)偏振光分束器，它們根據(jù)偏振方向?qū)⑷肷涔馔干浠蛘叻瓷?。第一和第二光閥38和40中的每個(gè)光閥可以由液晶顯示(LCD)或者硅上液晶(liquid crystal onsiliconLCOS)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
下面的描述關(guān)系到根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)的效果。
從光源10發(fā)出的光由偏振轉(zhuǎn)換器30轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光，然后由準(zhǔn)直透鏡14準(zhǔn)直，之后入射到分色器15上。這里，假定分色器15包括以不同角度傾斜的第一和第二分色鏡15a和15b。第一和第二分色鏡15a和15b將具有第一偏振態(tài)的光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F。第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E包括第一色光I、例如B光，和第二色光II、例如G光。第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F包括第三色光III、例如黃光(Y)，和第四色光IV、例如R光。
如圖5A所示，例如，第一分色鏡15a將包括Y光波長(zhǎng)和R光波長(zhǎng)的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E反射，并將包括B光波長(zhǎng)和G光波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F透射。第二分色鏡15b將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E透射并將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F反射?？梢杂萌瓷溏R來(lái)代替第二分色鏡15b。
如上所述，第一和第二分色鏡15a和15b將入射光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。第一圓柱透鏡16將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的寬度減小，然后將它們?nèi)肷涞綕L動(dòng)部件20上。第二圓柱透鏡17將從滾動(dòng)部件20輸出的光準(zhǔn)直。由滾動(dòng)部件20透射的光在第一復(fù)眼透鏡陣列25的每個(gè)透鏡單元25a上形成色線。第二復(fù)眼透鏡陣列27和中繼透鏡34根據(jù)顏色的不同將光傳送到光閥的不同區(qū)域，從而在光閥上形成色帶。
這里，色線在滾動(dòng)部件20的每個(gè)透鏡單元20a上形成，然后導(dǎo)向第一復(fù)眼透鏡陣列25的每個(gè)透鏡單元25a上。因此，優(yōu)選但不是必須地，通過(guò)滾動(dòng)部件20的光所占據(jù)的透鏡單元與第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27的陣列行一一對(duì)應(yīng)。換句話說(shuō)，當(dāng)通過(guò)滾動(dòng)部件20的光所占據(jù)的透鏡單元的數(shù)目為4時(shí)，第一和第二復(fù)眼透鏡陣列34和35的陣列行數(shù)優(yōu)選地但不必須是4。
選色器32將具有第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F中具有預(yù)定波長(zhǎng)的光的偏振方向選擇性地轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地但不是必須地，選色器32將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E以及第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F中的至少一些光的偏振方向轉(zhuǎn)換。換句話說(shuō)，選色器32將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E中一些光的偏振方向和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F中一些光的偏振方向轉(zhuǎn)換，或者將每個(gè)E光和F光范圍中的一些光的偏振方向轉(zhuǎn)換。
如上所述，通過(guò)根據(jù)顏色不同而選擇性地轉(zhuǎn)換入射光的偏振方向，選色器32能夠根據(jù)偏振方向?qū)⑷肷涔夥质鵀榈谝簧饨M和第二色光組。例如，如圖5B所示，選色器32將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E中的第二色光II、例如G光，和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F中的第三色光III、例如Y光的偏振方向轉(zhuǎn)換為第二偏振、如P偏振。
因此，如圖5C所示，選色器32將通過(guò)偏振轉(zhuǎn)換器30和分色器15之后的、具有S偏振的E光和F光分束為S偏振的第一色光IS，即S偏振B光BS、P偏振的第二色光IIP，即P偏振G光GP、P偏振的第三色光IIIP，即P偏振YP以及S偏振的第四色光IVS，即S偏振R光RS。這里，第一色光組包括S偏振的第一和第四色光IS和IVS，并且第二色光組包括P偏振的第二和第三色光IIP和IIIP。
第一至第四色光IS、IIP、IIIP和IVS經(jīng)過(guò)中繼透鏡34入射到圖象組合器35上。例如，圖象組合器35將具有S偏振的第一色光組透射到第一光閥38，并將具有P偏振的第二色光組反射到第二光閥40。換句話說(shuō)，S偏振的第一和第四色光IS和IVS被透射到第一光閥38，P偏振的第二和第三色光IIP和IIIP被反射到第二光閥40。
由于第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27以及中繼透鏡34，S偏振的第一和第四色光IS和IVS將根據(jù)顏色被傳送到第一光閥38的不同區(qū)域，由此形成第一和第四色帶。類(lèi)似地，P偏振的第二和第三色光IIP和IIIP將根據(jù)顏色被傳送到第二光閥40的不同區(qū)域，由此形成第二和第三色帶。這里，用和偏振的第一至第四色光IS、IIP、IIIP和IVS相同的附圖標(biāo)志分別表示第一至第四色帶。圖6是一個(gè)曲線圖，它示出根據(jù)波長(zhǎng)而產(chǎn)生的光強(qiáng)、由第一和第二分色鏡15a和15b所確定的分色范圍、以及由選色器32所確定的偏振光分束范圍這三者的變化。
參照?qǐng)D7A和7B，當(dāng)滾動(dòng)部件20旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一和第四色帶IS和IVS在第一光閥38上周期性地滾動(dòng)，第二和第三色帶IIP和IIIP在第二光閥40上周期性地滾動(dòng)。當(dāng)?shù)谝缓偷谒纳珟S和IVS以及第二和第三色帶IIP和IIIP在某時(shí)滾動(dòng)的時(shí)候，就形成了單幀的彩色圖象。滾動(dòng)部件20的透鏡單元20a的寬度和滾動(dòng)部件20的旋轉(zhuǎn)頻率決定了滾動(dòng)操作的周期。
第一和第二光閥38和40反射的光經(jīng)過(guò)圖象組合器35和投影透鏡部件45后放大并投影到屏幕50上。這里，第一光閥38根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)第一和第四色帶IS和IVS進(jìn)行處理以形成第一圖象，第二光閥40根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)第二和第三色帶IIP和IIIP進(jìn)行處理以形成第二圖象。第一和第二圖象由圖象組合器35混合。
另外，當(dāng)滾動(dòng)部件20旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，第一和第四色帶IS和IVS產(chǎn)生滾動(dòng)，并且同步，第二和第三色帶IIP和IIIP產(chǎn)生滾動(dòng)，從而形成彩色圖象。
同時(shí)，還可以在圖象組合器35和投影透鏡部件45之間的光路上提供檢偏器43，以提高彩色圖象的質(zhì)量。檢偏器43被設(shè)計(jì)成可根據(jù)所分束的顏色轉(zhuǎn)換圖象組合器35輸出的混合光的偏振方向。
如圖8所示，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例作出改變的投影系統(tǒng)中，分色器15可以包括第一、第二和第三分色鏡15a、15b和15c。下面的描述涉及到當(dāng)分色器15包括第一至第三分色鏡15a、15b和15c時(shí)形成彩色圖象的操作。
偏振轉(zhuǎn)換器30將光源10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光、例如S偏振光。第一分色鏡15a將具有第一偏振態(tài)的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E反射并將其它波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光透射。第二分色鏡15b將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F反射并將其它波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光透射。第三分色鏡15c將第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H反射并將其它波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光透射?？梢杂萌瓷溏R代替第三分色鏡15c。
換句話說(shuō)，如圖9A所示，光源10發(fā)出的光由第一至第三分色鏡15a、15b和15c分束為分別在第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E、F和H。第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E包括第一色光I和第二色光II。第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F包括第三色光III和第四色光IV。第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H包括第五色光V和第六色光VI。例如，第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E包括B光和青(C)光，第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F包括G光和Y光，第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H包括品紅(M)光和R光。
選色器32將在第一至第三波長(zhǎng)相應(yīng)范圍內(nèi)的光E、F和H中至少一種色光的偏振方向轉(zhuǎn)換。優(yōu)選但不是必須地，選色器32將光E、F和H至少一個(gè)中的至少一種色光的偏振方向轉(zhuǎn)換成第二偏振態(tài)、如P偏振。
更具體地說(shuō)，如圖9B所示，選色器32轉(zhuǎn)換第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E中的第一或者第二色光的偏振方向。例如，選色器32將C光的偏振方向轉(zhuǎn)換為P偏振。選色器32還可以轉(zhuǎn)換第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F的第三或者第四色光的偏振方向。例如，選色器32將G光的偏振方向轉(zhuǎn)換為P偏振。選色器32也可以轉(zhuǎn)換第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H中的第五或者第六色光的偏振方向。例如選色器32將R光的偏振方向轉(zhuǎn)換為P偏振。
因此，選色器32將第一波長(zhǎng)中的光E中的第一色光轉(zhuǎn)換為S偏振的第一光IS，將第一波長(zhǎng)中的光E中的第二色光轉(zhuǎn)換為P偏振的第二光IIP，將第二波長(zhǎng)中的光F中的第三色光轉(zhuǎn)換為P偏振的第三光IIIP，將第二波長(zhǎng)中的光F中的第四色光轉(zhuǎn)換為S偏振的第四光IVS，將第三波長(zhǎng)中的光H中的第五色光轉(zhuǎn)換為S偏振的第五光VS，以及將第三波長(zhǎng)中的光H中的第六色光轉(zhuǎn)換為P偏振的第六光VIP。更具體地，參照?qǐng)D9C，產(chǎn)生了S偏振的B光BS、P偏振的C光CP、P偏振的G光GP、S偏振的Y光YS、S偏振的M光MS、和P偏振的R光RP。這里，第一色光組包括S偏振的B、Y和M光BS、YS和MS，第二色光組包括P偏振的C、G和R光CP、GP和RP。
圖象組合器35根據(jù)偏振方向?qū)⒌谝恢恋诹釯S、IIP、IIIP、IVS、VS和VIP反射或者透射，使得第一色光組入射到第一光閥38上，第二色光組入射到第二光閥40上。例如，如圖10A所示，圖象組合器35透射S偏振的第一、第四和第五色光IS、IVS和VS到第一光閥38，并且反射P偏振的第二、第三和第六色光IIP、IIIP和VIP到第二光閥40。由于第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27以及中繼透鏡34的存在，第一至第六色光IS、IIP、IIIP、IVS、VS和VIP將根據(jù)顏色的不同傳送到第一和第二光閥38和40的不同區(qū)域，以便形成第一至第六色帶。這里，用和偏振的第一至第六色光IS、IIP、IIIP、IVS、VS和VIP相同的附圖標(biāo)記分別表示第一至第六色帶。
當(dāng)滾動(dòng)部件20旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖10A至10C所示，第一、第四和第五色帶IS、IVS和VS以(IS，IVS，VS)→(VS，IS，IVS)→(IVS，VS，IS)的順序循環(huán)滾動(dòng)，并且同步地，第二、第三和第六色帶IIP、IIIP和VIP以(IIP，IIIP，VIP)→(VIP，IIP，IIIP)→(IIIP，VIP，IIP)的順序循環(huán)滾動(dòng)。這種滾動(dòng)操作周期性地進(jìn)行。當(dāng)?shù)谝恢恋诹珟S、IIP、IIIP、IVS、VS和VIP完成一個(gè)循環(huán)的滾動(dòng)時(shí)，就形成單幀彩色圖象。
下面參照?qǐng)D11A至11C描述在圖8所示的投影系統(tǒng)中滾動(dòng)部件20將色帶滾動(dòng)的這個(gè)過(guò)程。為使描述清楚起見(jiàn)，僅僅圖示了滾動(dòng)部件20、第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27、以及中繼透鏡34。
參照?qǐng)D11A，由分色器15所分束、分別處于第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E、F和H在通過(guò)滾動(dòng)部件20、第一和第二復(fù)眼透鏡25和27以及中繼透鏡34之后，根據(jù)例如E、F和H這樣的次序在圖象表面單獨(dú)聚焦。隨后，當(dāng)滾動(dòng)部件20旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)部件20中入射光所通過(guò)的當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列逐漸向上或者向下移動(dòng)。因此，每束通過(guò)滾動(dòng)部件20的光的焦點(diǎn)位置隨著滾動(dòng)部件20的旋轉(zhuǎn)而改變。結(jié)果，如圖11B所示，E、F和H光就以F、H和E的次序排列。當(dāng)滾動(dòng)部件20連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，E、F和H光就以如圖11C所示的H、E和F的次序排列。這種滾動(dòng)操作周期性地重復(fù)。由圖象組合器35根據(jù)偏振方向?qū)⒎謩e處于第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的E、F和H光各自分成不同的光路，然后入射到第一和第二光閥38和40。
圖10A至10C示出一種情況，其中選色器32將分別處于第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的E、F和H光的每一個(gè)中的至少一些光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換。然而，利用選色器32可以自由地選擇其偏振方向被轉(zhuǎn)換的光的波長(zhǎng)范圍。例如，可以將第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H的偏振方向保持不變的同時(shí)，轉(zhuǎn)換第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E中的第一色光的偏振方向和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F中的第三色光的偏振方向。
把通過(guò)選色器32從第一偏振態(tài)轉(zhuǎn)換到第二偏振態(tài)的光入射到第一光閥38(或者第二光閥40)上，同時(shí)把偏振方向沒(méi)有被轉(zhuǎn)換的光入射到第二光閥40(或者第一光閥38)上，使得所有經(jīng)轉(zhuǎn)換的光入射到一個(gè)光閥上，而所有沒(méi)有被轉(zhuǎn)換的光入射到另一個(gè)光閥上。
圖12A至12C示出另一種情況，利用分色器15、偏振轉(zhuǎn)換器30和選色器32將光源10發(fā)出的光分束為第一色光組和第二色光組。
偏振轉(zhuǎn)換器30將光源10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有一種偏振態(tài)的光，例如S偏振。參照?qǐng)D12A，第一至第三分色鏡15a至15c可以將光源10發(fā)出的光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E，例如B光，第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F，例如G光，以及第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H，例如R光。接下來(lái)，參照?qǐng)D12B，選色器32將分別處于第一和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E和光F，例如B光和G光，轉(zhuǎn)換成P偏振的光，同時(shí)保持著第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H的S偏振。
參照?qǐng)D12C，光源10發(fā)出的白光最后分束為P偏振的B光BP、P偏振的G光GP、和S偏振的R光RS。接下來(lái)，如圖13A所示，S偏振的R光RS由圖象組合器35透射到第一光閥38，P偏振的B光BP和G光GP由圖象組合器35反射到第二光閥40。隨后，當(dāng)滾動(dòng)部件20旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖13B所示，在第一和第二光閥38和40上形成的色帶發(fā)生滾動(dòng)，因此形成彩色圖象。
如上所述，光源10發(fā)出的白光轉(zhuǎn)換為具有一個(gè)預(yù)定偏振態(tài)的光，然后首先由分色器15將其分束為多個(gè)色光，之后由選色器32再將其分束為第一色光組和第二色光組?？梢詫⒌谝缓偷诙饨M分別傳送到第一和第二光閥38和40。
因而，利用分色器15、偏振轉(zhuǎn)換器30和選色器32能將白光分束為所要數(shù)量的顏色，并且已分束的顏色發(fā)生滾動(dòng)，從而增加色域。結(jié)果，增加了可顯示的顏色范圍。
再參照?qǐng)D8，還可以在圖象組合器35與第一和第二光閥38和40每個(gè)之間設(shè)置1/4波片39。在這種情況下，在通過(guò)圖象組合器35之后，具有S偏振態(tài)的第一色光組由1/4波片將其大體上轉(zhuǎn)換為圓偏振光，然后在第一光閥38上聚焦。在其偏振態(tài)根據(jù)圖象信號(hào)調(diào)制并且由第一光閥38反射的光中，圖象組合器35只將被1/4波片39轉(zhuǎn)換為P偏振的光向著投影透鏡部件45反射。在通過(guò)圖象組合器35之后，具有P偏振態(tài)的第二色光組由1/4波片將其大體上轉(zhuǎn)換為圓偏振光，隨后在第二光閥40上聚焦。在其偏振態(tài)根據(jù)圖象信號(hào)調(diào)制并且由第二光閥40反射的光中，圖象組合器35只將被1/4波片39轉(zhuǎn)換為S偏振的光向著投影透鏡部件45反射。
可以根據(jù)每個(gè)第一和第二光閥38和40的類(lèi)型選擇性地提供1/4波片39。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)中所采用的滾動(dòng)部件的另一個(gè)例子。參照?qǐng)D14，滾動(dòng)部件20’包括至少一個(gè)在柱形表面21上以螺旋式樣形成的透鏡單元22。優(yōu)選但不是必須地，透鏡單元22是圓柱透鏡單元。柱形表面21可以是圓柱形或者多邊形。圖14示出具有圓柱形的柱形表面21。
圖15A是滾動(dòng)部件20’的前視圖。圖15B示出光L在滾動(dòng)部件20’中所通過(guò)的區(qū)域A的截面。如圖15B所示，光L所通過(guò)的區(qū)域A的截面具有圓柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)。
滾動(dòng)部件20’以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝。如圖15A所示，滾動(dòng)部件20’的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為區(qū)域A內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)(在附圖標(biāo)記D表示的方向上)。圖15A和15B示出當(dāng)滾動(dòng)部件20’旋轉(zhuǎn)時(shí)光L所通過(guò)的區(qū)域A內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)。
盡管在滾動(dòng)部件20’中以螺旋式樣設(shè)置了一個(gè)或者多個(gè)透鏡單元22，但是它們?cè)趯挾泉M窄的區(qū)域A中具有圓柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)。當(dāng)滾動(dòng)部件20’旋轉(zhuǎn)時(shí)，光所通過(guò)的透鏡陣列的位置連續(xù)且周期性地改變。圓柱透鏡陣列以透鏡單元22的截面寬度α為周期重復(fù)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選但不是必須地，一個(gè)或者多個(gè)透鏡單元22相對(duì)于柱形表面21以相同的角度傾斜設(shè)置，以使當(dāng)滾動(dòng)部件20’進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)能夠周期性地進(jìn)行。通過(guò)調(diào)整透鏡單元22的寬度α和傾斜度可以控制透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)的周期。
滾動(dòng)部件20’包括光所入射的第一面22a和光從滾動(dòng)部件20’輸出的第二面22b。因此，具有圓柱形狀的滾動(dòng)部件20’所表現(xiàn)的效果是好象光通過(guò)了兩個(gè)透鏡。第一面22a上的每個(gè)透鏡單元22將光分束為多個(gè)光，它們?cè)诘诙?2b上形成多個(gè)光點(diǎn)。當(dāng)滾動(dòng)部件20’的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些光發(fā)生滾動(dòng)。在圖3和圖8所示的投影系統(tǒng)中，可以用滾動(dòng)部件20’來(lái)代替滾動(dòng)部件20。
參照?qǐng)D16，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的投影系統(tǒng)的另一個(gè)變型包括光源10，根據(jù)波長(zhǎng)將光源10發(fā)出的光分束的分色器，將入射光分束為多個(gè)光束、并將多個(gè)光束滾動(dòng)的滾動(dòng)部件20’，并且包括導(dǎo)光片或者玻璃棒26、至少兩個(gè)根據(jù)輸入的圖象信號(hào)對(duì)滾動(dòng)部件20’滾動(dòng)的光束進(jìn)行處理以形成彩色圖象的光閥，以及將光閥形成6的彩色圖象放大和投影到屏幕50上的投影透鏡部件45。
第一圓柱透鏡16設(shè)置在滾動(dòng)部件20’之前以減小滾動(dòng)部件20’上入射光的寬度，第二圓柱透鏡17設(shè)置在滾動(dòng)部件20’的后面以準(zhǔn)直來(lái)自滾動(dòng)部件20’的入射光。另外，提供了偏振轉(zhuǎn)換器30，它將光源10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光，例如具有S偏振的光，還提供選色器32，它將S偏振的光中僅僅具有預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的偏振方向有選擇地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這里，圖3、8和16中相同附圖標(biāo)記所標(biāo)記的元件實(shí)現(xiàn)相同的功能和操作，因此，略去了對(duì)它們的詳細(xì)描述。
當(dāng)滾動(dòng)部件20’具有圓柱形狀并且包括玻璃棒或者導(dǎo)光片26時(shí)，將第一和第二圓柱透鏡陣列46和47置于滾動(dòng)部件20’和中繼透鏡34之間的光路上。第一圓柱透鏡陣列46包括彼此平行設(shè)置的圓柱透鏡單元46a，第二圓柱透鏡陣列47包括彼此平行設(shè)置的圓柱透鏡單元47a。盡管圖16中第一圓柱透鏡陣列46設(shè)置在第二圓柱透鏡17之前，但是它們的位置可以交換。
導(dǎo)光片26將已經(jīng)通過(guò)了滾動(dòng)部件20’第一面22a的光以預(yù)定方向均勻地透射。優(yōu)選但不是必須地，導(dǎo)光片26在和滾動(dòng)部件20’的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)方向(即y方向)以及光前進(jìn)的方向(即x方向)垂直的方向(即z方向)上起作用。另外，優(yōu)選但不是必須地，將第一和第二圓柱透鏡陣列46和47中的透鏡單元46a和47a設(shè)置在和導(dǎo)光片26的導(dǎo)光方向(即z方向)以及光的前進(jìn)方向(即x方向)垂直的方向上(即y方向)。
偏振轉(zhuǎn)換器30將光源10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光。包括第一至第三分色鏡15a至15c的分色器15將具有第一偏振態(tài)的光轉(zhuǎn)換為分別位于第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E、F和H。接著，選色器32將具有第一偏振態(tài)的光中的至少部分色光轉(zhuǎn)換為具有第二偏振態(tài)的光，由此將具有第一偏振態(tài)的光分束為第一色光組和第二色光組。例如，具有S偏振的第一色光組由圖象組合器35透射，并入射到第一光閥38上，具有P偏振的第二色光組由圖象組合器35反射，并入射到第二光閥40上。
當(dāng)滾動(dòng)部件20’旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一和第二色光組同步滾動(dòng)，并且圖象組合器35將由第一光閥38處理的第一圖象和由第二光閥40處理的第二圖象混合起來(lái)，因而形成了彩色圖象。投影透鏡部件45將彩色圖象放大并投影到屏幕50上。
圖16所示的投影系統(tǒng)可以實(shí)施參照?qǐng)D9A至9C和12A至12C所述的分色過(guò)程和偏振分束過(guò)程。當(dāng)在圖16所示的投影系統(tǒng)中使用具有第一和第二分色鏡15a和15b的分色器15時(shí)，投影系統(tǒng)可以實(shí)施參照?qǐng)D5A至5C所述的分色過(guò)程和偏振分束過(guò)程。
下面的描述涉及到根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
參照?qǐng)D17，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的投影系統(tǒng)包括光源10，根據(jù)波長(zhǎng)將光源10發(fā)出的光進(jìn)行分束的棒形分色器55，滾動(dòng)部件20，將光源10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換使之具有一個(gè)預(yù)定的偏振態(tài)的偏振轉(zhuǎn)換器56，將具有某一預(yù)定偏振態(tài)的光中的至少一些光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換的選色器32，多個(gè)根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)入射光進(jìn)行處理以形成彩色圖象的光閥，以及將彩色圖象放大并投影到屏幕50上的投影透鏡部件45。
根據(jù)第二實(shí)施例的投影系統(tǒng)還包括圖象組合器35，該圖象組合器35將分色器55和選色器32分束的光分別傳送到所述多個(gè)光閥，將多個(gè)光閥所形成的圖象混合，并將混合的圖象引導(dǎo)到投影透鏡部件45。
光源10發(fā)射白光，它包括產(chǎn)生光的燈11和可將燈11發(fā)出的光反射從而將光引導(dǎo)到預(yù)定路徑的反射鏡13。反射鏡13可以采用橢圓反射鏡，其將燈11所處的位置作為一個(gè)焦點(diǎn)，而將聚集光的那個(gè)點(diǎn)作為另一個(gè)焦點(diǎn)。另外，反射鏡13可以采用拋物面反射器，其將燈11所處的位置作為其焦點(diǎn)，并將燈11發(fā)出的光反射使其準(zhǔn)直。
在光源10和分色器55之間的光路上設(shè)置至少一個(gè)具有狹縫的濾光器5以調(diào)整入射光的發(fā)散角，以及一個(gè)準(zhǔn)直入射光的準(zhǔn)直透鏡14。
偏振轉(zhuǎn)換器56可以設(shè)置在光源10和分色器55之間的光路上。參照?qǐng)D18A，偏振轉(zhuǎn)換器56可以包括第一和第二偏振光分束器57和58以及1/2波片59。
第一偏振光分束器57置于包括在分色器55中的第一棱鏡52的入射表面上。第一偏振光分束器57將入射的非偏振白光中具有某一偏振態(tài)的光透射到第一棱鏡52上，并將具有另一種偏振態(tài)的光向著第二偏振光分束器58反射。
例如，第一偏振光分束器57將P偏振光和S偏振光混合在一起的白光中的S偏振光透射并將P偏振光反射。第二偏振光分束器58將第一偏振光分束器57反射的P偏振光反射。第二偏振光分束器58在不改變偏振態(tài)的情況下簡(jiǎn)單地改變了P偏振光的路徑，并因而將P偏振光與從第一偏振光分束器57輸出的S偏振光準(zhǔn)直。第二偏振光分束器58可以采用將所有入射光都反射的全反射鏡。
1/2波片59將具有預(yù)定偏振態(tài)的入射光的相位改變180度，從而將具有預(yù)定線性偏振態(tài)的入射光改變?yōu)榫哂辛硪痪€性偏振態(tài)的光。1/2波片59設(shè)置在第二偏振光分束器58和第一棱鏡52之間，并轉(zhuǎn)換光的偏振態(tài)，使得由第一偏振光分束器57透射的光的偏振態(tài)變成和第二偏振光分束器58反射的光的偏振態(tài)相同。換句話說(shuō)，1/2波片59將第二偏振光分束器58所反射的P偏振光轉(zhuǎn)換為S偏振光，該S偏振光和第一偏振光分束器57透射的光的偏振方向相同。1/2波片59可以設(shè)置在第一偏振光分束器57和第一棱鏡52之間。
因此，光源10發(fā)出的白光由偏振轉(zhuǎn)換器56轉(zhuǎn)換為具有某種偏振態(tài)的光，然后入射到分色器55上。
分色器55可以包括多個(gè)棱鏡，這些棱鏡具有相對(duì)于入射光軸以預(yù)定的角度傾斜的分色鏡。例如，分色器55可以包括棒形結(jié)構(gòu)的、具有第一分色鏡55a的第一棱鏡52以及具有第二分色鏡55b的第二棱鏡53。
分色器55將一個(gè)特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光反射并將其它波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光透射，由此將入射光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。
第一棱鏡52包括相對(duì)于入射光軸傾斜的第一分色鏡55a。第一分色鏡55a反射第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光并透射第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。這里，第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光可以和參照?qǐng)D5A所描述的一樣。例如，第一分色鏡55a反射包括B光和G光在內(nèi)的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E，并將包括Y光和R光在內(nèi)的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F透射到第二分色鏡55b。第二分色鏡55b將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F反射。
另外，第一棱鏡52包括第一反射片52a，它構(gòu)成第一棱鏡52的外形。第一反射片52a將光向著棱鏡52的內(nèi)部進(jìn)行全反射，這里，由于第一棱鏡52和外界氣體之間的折射率不同，光要以預(yù)定的角度入射。更具體地說(shuō)，由于第一棱鏡52和外界氣體之間的折射率不同，第一反射片52a對(duì)以一個(gè)大于預(yù)定角度也即閾值角的角度入射的光進(jìn)行全反射。因此增加了入射光的利用效率。
第二棱鏡53和第一棱鏡52相鄰設(shè)置。可以用全反射鏡代替第二分色鏡55b以便全反射入射光。第二棱鏡53還包括位于其側(cè)壁的第二反射片53a。第二反射片53a和上述第一反射片52a作用相同，故而這里略去對(duì)它的詳細(xì)描述。
同時(shí)，偏振轉(zhuǎn)換器56可以設(shè)置在分色器44和選色器32之間，而不是在分色器55之前。
通過(guò)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)，滾動(dòng)部件20將入射光滾動(dòng)，這里透鏡陣列位于滾動(dòng)部件20中入射光所通過(guò)的某一部位。根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的投影系統(tǒng)所包括的滾動(dòng)部件20具有和參照?qǐng)D4A、4B和14所描述的滾動(dòng)部件相同的特性。
圖17所示的投影系統(tǒng)使用的滾動(dòng)部件20包括第一和第二螺旋透鏡盤(pán)23和24以及導(dǎo)光片28。
第一圓柱透鏡16設(shè)置在分色器55和滾動(dòng)部件20之間以減小滾動(dòng)部件20上入射光的寬度。第二圓柱透鏡17靠著滾動(dòng)部件20設(shè)置以將減小了寬度的光準(zhǔn)直，由此將減小了寬度的光恢復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)利用第一圓柱透鏡16將入射到滾動(dòng)部件20上的光的寬度減小、從而使得滾動(dòng)部件20上的透鏡單元的截面和入射到滾動(dòng)部件20上的光的截面大致相似時(shí)，能夠減小光的損失。
另外，將第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27、選色器32、和中繼透鏡34設(shè)置在滾動(dòng)部件20和圖象組合器35之間的光路上。這些元件之間的運(yùn)行關(guān)系和本發(fā)明第一實(shí)施例中描述的一樣，故而這里略去對(duì)它們的詳細(xì)描述。同時(shí)，第二圓柱透鏡17可以設(shè)置在第一和第二復(fù)眼透鏡陣列25和27之間、或者滾動(dòng)部件20和第一復(fù)眼透鏡陣列25之間。
在圖17和18A中，盡管分色器55的結(jié)構(gòu)中包括具有第一分色鏡55a的第一棱鏡和具有第二分色鏡55b的第二棱鏡53，但是也可以將其構(gòu)造成包括分別具有第一至第三分色鏡55a、55b和55c的第一至第三棱鏡52、53和54。
偏振轉(zhuǎn)換器56將光源10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有一種偏振態(tài)的光，然后首先由分色器55根據(jù)波長(zhǎng)范圍將其分束，然后由選色器32根據(jù)偏振態(tài)再將其分束。因而，光源10發(fā)出的光分束為第一和第二色光組。
至少一個(gè)光閥包括第一和第二光閥38和40。第一色光組入射到第一光閥38上，第二色光組入射到第二光閥40上。因?yàn)榈谝缓偷诙?fù)眼透鏡陣列25和27以及中繼透鏡34，第一和第二色光組各自形成第一和第二色帶組。第一和第二色光組和參照?qǐng)D5A至5C、9A至9C、或者12A至12C所描述的一樣。
當(dāng)滾動(dòng)部件20旋轉(zhuǎn)的時(shí)候第一和第二色帶組發(fā)生滾動(dòng)，它們由第一和第二光閥38和40根據(jù)圖象信號(hào)進(jìn)行處理，然后由圖象組合器35混合，從而形成彩色圖象。
下面的描述涉及根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
參照?qǐng)D19，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的投影系統(tǒng)包括光源60，可將光源60發(fā)出的光進(jìn)行滾動(dòng)的滾動(dòng)部件65，根據(jù)波長(zhǎng)將滾動(dòng)部件65透射的光進(jìn)行分束的分色器70，將光源60發(fā)出的光轉(zhuǎn)換使之具有某種偏振態(tài)的偏振轉(zhuǎn)換器76，和將具有這個(gè)偏振態(tài)的光中的至少部分光的偏振方向轉(zhuǎn)換為另一偏振態(tài)的選色器77。
另外，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的投影系統(tǒng)包括至少兩個(gè)光閥和一個(gè)圖象組合器80。至少兩個(gè)光閥根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)入射光進(jìn)行處理，從而形成圖象。圖象組合器80把在分色器70、偏振轉(zhuǎn)換器76和選色器77的作用下而分束的兩個(gè)色光組傳送到所述至少兩個(gè)光閥，并混合由各個(gè)光閥所形成的圖象，通過(guò)投影透鏡部件85將圖象傳送到屏幕90。
光源60發(fā)射白光，它包括產(chǎn)生光的燈61和將燈61發(fā)出的光反射以將光引導(dǎo)到預(yù)定路徑的反射鏡63。反射鏡63可以采用橢圓反射鏡，其將燈61所處的位置作為一個(gè)焦點(diǎn)，將聚集光的那個(gè)點(diǎn)作為另一個(gè)焦點(diǎn)。另外，反射鏡63可以采用拋物面反射器，該拋物面反射器將燈61所在位置作為其焦點(diǎn)并將燈61發(fā)出的光反射為平行光。在圖19中，反射鏡63采用橢圓反射鏡。
滾動(dòng)部件65包括一個(gè)或者多個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的透鏡單元65a，這可使?jié)L動(dòng)部件65的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)部件65中光所通過(guò)的區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選但不是必須地，透鏡單元65a是圓柱形透鏡單元。如圖4A和4B所示的圓盤(pán)類(lèi)型或者是如圖14所示的圓柱類(lèi)型都可用作滾動(dòng)部件65。
在光源60和滾動(dòng)部件65之間的光路上設(shè)置至少一個(gè)具有狹縫的濾光器5以調(diào)整入射光的發(fā)散角、一個(gè)準(zhǔn)直入射光的準(zhǔn)直透鏡64和一個(gè)減小滾動(dòng)部件65上入射光的寬度的第一圓柱透鏡67。
優(yōu)選地但不是必須地，濾光器5設(shè)置在光源60的焦點(diǎn)“f”處。當(dāng)用“P”代表光源60的焦距時(shí)，優(yōu)選地但不是必須地，準(zhǔn)直透鏡64設(shè)置在離焦點(diǎn)“f”例如P/5的位置處，以使光學(xué)系統(tǒng)能夠小型化。
第二圓柱透鏡68、第一和第二復(fù)眼透鏡陣列74和75、以及中繼透鏡78設(shè)置在分色器70和圖象組合器80之間的光路上。第二圓柱透鏡68將已經(jīng)由第一圓柱透鏡67減小了寬度的光準(zhǔn)直，以恢復(fù)光的初始寬度。第一和第二復(fù)眼透鏡陣列74和75與中繼透鏡78根據(jù)波長(zhǎng)將滾動(dòng)部件65透射的光傳送到不同的位置，由此形成色帶。盡管圖19中偏振轉(zhuǎn)換器76設(shè)置在第二復(fù)眼透鏡陣列75的后面，但是它可以設(shè)置在第一和第二復(fù)眼透鏡陣列74和75之間或者光源60和滾動(dòng)部件65之間。
分色器70根據(jù)波長(zhǎng)將光源60發(fā)出的光分束。例如，分色器70可包括第一和第二分色鏡70a和70b，它們根據(jù)波長(zhǎng)將入射光透射或者反射。第一和第二分色鏡70a和70b可以平行布置。還可以在滾動(dòng)部件65和分色器70之間的光路上設(shè)置棱鏡71。
至少一個(gè)光閥可以包括第一和第二光閥82和83。
光源60發(fā)出的光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡64和第一圓柱透鏡67入射到滾動(dòng)部件65上。在通過(guò)滾動(dòng)部件65之后，第一和第二分色鏡70a和70b將光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。偏振轉(zhuǎn)換器76將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光轉(zhuǎn)換為具有一種偏振態(tài)的光。接著，選色器77將只在一個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光轉(zhuǎn)換為不同于上述那種偏振態(tài)的另一種偏振態(tài)。結(jié)果，光分束為具有一種偏振態(tài)的第一色光組和具有另一種偏振態(tài)的第二色光組。
第一和第二色光組由圖象組合器80分別透射和反射，然后分別入射到第一和第二光閥82和83。圖象組合器80可以通過(guò)偏振光分束器或者柵網(wǎng)偏振光分束器來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一和第二色光組可以為參照?qǐng)D5A至5C所描述的那些色光組。
由于第一和第二復(fù)眼透鏡陣列74和75以及中繼透鏡78的作用，根據(jù)顏色第一色光組中的顏色在第一光閥82中的不同區(qū)域聚焦，第二色光組中的顏色在第二光閥83中的不同區(qū)域根據(jù)顏色進(jìn)行聚焦，從而在第一和第二光閥82和83中分別形成第一和第二色帶組。
當(dāng)滾動(dòng)部件65旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，第一和第二色帶組同步滾動(dòng)，由此在第一和第二光閥82和83中分別形成第一和第二圖象。第一和第二圖象由圖象組合器80混合，然后由投影透鏡部件85將其放大并投影到屏幕90上。
圖19所示的分色器70的結(jié)構(gòu)中包括第一和第二分色鏡70a和70b。然而，如圖20所示，其構(gòu)造可包括第一至第三分色鏡70a、70b和70c(未示出)。
參照?qǐng)D21a，第一至第三分色鏡70a、70b和70c將光源60發(fā)出的光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E、第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F和第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H。例如，第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光E可以包括B光和C光，第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光F可以包括G光和Y光，第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光H可以包括R光。
參照?qǐng)D21B，偏振轉(zhuǎn)換器76將第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光轉(zhuǎn)換為具有諸如S偏振的第一偏振態(tài)的光。選色器77將S偏振光中的部分顏色的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為第二偏振態(tài)，例如P偏振。例如，將C、G和Y光轉(zhuǎn)換成P偏振光。因而，參照?qǐng)D21C，具有S偏振態(tài)的第一色光組包括S偏振B光BS和S偏振R光RS，具有P偏振態(tài)的第二色光組包括P偏振C、G和Y光CP、GP和YP。
第一色光組由圖象組合器80透射，然后入射到第一光閥82，第二色光組由圖象組合器80反射，然后入射到第二光閥83。
如圖22所示，由于第一和第二復(fù)眼透鏡陣列74和75以及中繼透鏡78的作用，第一和第二色光組分別形成第一和第二色帶組。第一和第二色帶組隨著滾動(dòng)部件65的旋轉(zhuǎn)而同步滾動(dòng)，并且由圖象組合器80將其混合，由此形成彩色圖象。
同時(shí)，還可以在圖象組合器80和投影透鏡部件85之間的光路上提供檢偏器84。檢偏器84起到檢偏器43相同的作用，故而略去對(duì)它的詳細(xì)描述。此外，還可以根據(jù)第一和第二光閥82和83的類(lèi)型在它們的前面提供1/4波片(未示出)。
除了參照?qǐng)D21A至21C所述的方法外，還可以有各種不同的方法，由分色器70、偏振轉(zhuǎn)換器76和選色器77將光源60發(fā)出的光分束為第一和第二色光組。例如，可以使用參照?qǐng)D9A至9C和12A至12C所述的分色法。此外，可以在第一和第二實(shí)施例中使用參照?qǐng)D21A至21C所述的分色法。
同時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施例的投影系統(tǒng)中，在每個(gè)光源10和60以及每個(gè)分色器15、55和70之間設(shè)置至少一個(gè)帶狹縫的濾光器5用于調(diào)整光的發(fā)散角。下面的描述涉及濾光器5的結(jié)構(gòu)和操作。
濾光器5可以采用空間濾光器。構(gòu)造空間濾光器5使得能夠調(diào)整狹縫5c的寬度“w”。例如，如圖23所示，空間濾光器5包括第一濾光片5a，與第一濾光片5a隔開(kāi)的第二濾光片5b，分別支承第一和第二濾光片5a和5b的、能夠由絲杠7移動(dòng)的第一和第二基板6a和6b，以及支承旋轉(zhuǎn)絲杠7的框架8。當(dāng)絲杠7旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一和第二基板6a和6b沿著絲杠7移動(dòng)，使得位于第一和第二濾光片5a和5b之間的狹縫5c的寬度“w”得到調(diào)整。優(yōu)選最好但不是必須地，可沿分色方向或者顏色滾動(dòng)方向調(diào)整狹縫5c的寬度“w”。
例如，如圖24A所示，假定狹縫5c的寬度“w”是w1，第一和第二色帶組在相應(yīng)第一和第二光閥38、82、40和83上分成三部分或者兩部分。當(dāng)寬度“w”改變?yōu)楸葁1小的w2時(shí)(w1＞w2)，如圖24B所示，在第一和第二色帶組中每個(gè)色帶組的各色帶之間出現(xiàn)黑條“k”。當(dāng)寬度“w”變?yōu)楸葁1大的w3時(shí)(w3＞w1)，如圖24C所示，第一和第二色帶組中的色帶面積增加，因此，在每個(gè)第一和第二色帶組中出現(xiàn)色帶間的重疊部分“k’”。
同時(shí)，如圖25A至25C所示，在光源10和60以及每個(gè)分色器15、55和70之間提供的、帶狹縫的濾光器可以包括空間濾光器5和一個(gè)或者多個(gè)分別帶第一至第三狹縫1a、2a和3a的補(bǔ)償濾色片1、2和3，或者包括沒(méi)有空間濾光器5的第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3。各個(gè)第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3的第一至第三狹縫1a、2a和3a將全部的光都通過(guò)，好象它并不考慮光的顏色，但是每個(gè)第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3將具有特定顏色的光反射并將具有其它顏色的光透射，從而能夠調(diào)整具有特定顏色的光的發(fā)散角。
圖25A示出具有一種結(jié)構(gòu)的濾光器，其中將第一補(bǔ)償濾色片1連到空間濾光器5上。第一補(bǔ)償濾色片1反射特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，透射其它波長(zhǎng)范圍內(nèi)的的光，并且全部的光通過(guò)第一狹縫1a。第一補(bǔ)償濾色片1可以安裝在空間濾光器5的前面或者后面。在圖25A中，第一補(bǔ)償濾色片1是設(shè)置在空間濾光器5的后面。這里，第一和第二色帶組中的色帶寬度相同，它由空間濾光器5的狹縫5c的寬度“w”確定，特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的色帶寬度由第一補(bǔ)償濾色片1的第一狹縫1a的寬度t1選擇性地確定。
當(dāng)?shù)谝簧珟ЫM包括第一和第四色帶IS和IVS，第二色帶組包括第二和第三色帶IIP和IIIP時(shí)，如圖7A和7B所示，第一至第四色帶的寬度由空間濾光器5確定，而且，例如，第一和第二色帶IS和IIP的寬度或者第三和第四色帶IIIP和IVS的寬度能夠由第一補(bǔ)償濾色片1調(diào)整。另外，能夠調(diào)整第一至第四色帶IS、IIP、IIIP和IVS中某一個(gè)色帶的寬度。
當(dāng)每個(gè)第一和第二色帶組包括三個(gè)色帶時(shí)，如圖10A至10C所示，第一色帶組的色帶中某個(gè)色帶的寬度和第二色帶組的色帶中某個(gè)色帶的寬度能夠由第一補(bǔ)償濾色片1調(diào)整。另外，當(dāng)?shù)谝簧珟ЫM包括三個(gè)色帶并且第二色帶組包括兩個(gè)色帶時(shí)，如圖22所示，第一和第二色帶組的色帶中的至少一個(gè)色帶的寬度能夠由第一補(bǔ)償濾色片1調(diào)整。
圖25B示出具有一種結(jié)構(gòu)的濾先器，其中將第一和第二補(bǔ)償濾色片1和2加到空間濾光器5上。圖25C示出一個(gè)包括第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3但不包括空間濾光器5的濾光器。可以采用在空間濾光器5或者一個(gè)單獨(dú)的玻璃片上形成對(duì)應(yīng)于第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3的涂層的方法來(lái)制作第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3，或者采用分別形成單個(gè)濾光器的方式來(lái)制作。
通過(guò)調(diào)整各個(gè)第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3的第一至第三狹縫1a、2a和3a的寬度t1至t3使特定色帶的寬度得到調(diào)整。優(yōu)選但不是必須地，各個(gè)第一至第三狹縫1a、2a和3a以及狹縫5c的寬度t1至t3以及“w”的調(diào)整沿分色方向或者顏色滾動(dòng)方向進(jìn)行。
如上所述，可以通過(guò)選擇性地調(diào)整色帶寬度來(lái)控制色平衡，因此增加了色溫的范圍。
而且，如果必要的話，能夠通過(guò)調(diào)整色帶寬度在色帶之間形成黑條“k”。當(dāng)每個(gè)第一和第二光閥38、82、40和83采用LCD或者LCOS并且色帶連續(xù)滾動(dòng)的時(shí)候，圖象信號(hào)隨著色帶的改變而時(shí)刻改變。然而，對(duì)變化著的圖象信號(hào)進(jìn)行連續(xù)處理是困難的。當(dāng)假定，把對(duì)應(yīng)于每個(gè)色帶的圖象信號(hào)開(kāi)啟所需時(shí)間稱(chēng)為上升時(shí)間，把圖象信號(hào)關(guān)閉所需的時(shí)間稱(chēng)為下降時(shí)間，就需要一個(gè)對(duì)應(yīng)于上升和下降時(shí)間的時(shí)間周期來(lái)改變色帶之間的圖象信號(hào)處理過(guò)程，因而，就需要通過(guò)色帶之間的黑條“k”來(lái)保證這個(gè)時(shí)間周期。
通過(guò)使用空間濾光器5和第一至第三補(bǔ)償濾色片1、2和3選擇性地調(diào)整色帶寬度，可以形成黑條“k”，因此，可以得到高質(zhì)量彩色圖象。
圖26是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的投影系統(tǒng)的示意圖。根據(jù)第四實(shí)施例的投影系統(tǒng)包括光源200，轉(zhuǎn)換光源200發(fā)出的光使之具有一個(gè)偏振態(tài)的偏振轉(zhuǎn)換器205，將具有這個(gè)偏振態(tài)的光分束為多個(gè)波長(zhǎng)的分色器，選色器250，第一和第二光閥260和261，將選色器250根據(jù)偏振方向透射的光透射或者反射的圖象組合器255，以及將分色器分束的色光進(jìn)行滾動(dòng)的滾動(dòng)部件。
分色器包括第一分色鏡209和第二分色鏡212。滾動(dòng)部件包括第一至第三棱鏡214、235和242，它們可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在由第一和第二分色鏡209和211分束形成的各個(gè)第一至第三色光L1、L2和L3的路徑上。當(dāng)?shù)谝恢恋谌忡R214、235和242旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一至第三色光L1、L2和L3發(fā)生滾動(dòng)。還可以在各個(gè)第一至第三棱鏡214、235和242的前面提供帶有狹縫的第一至第三濾光器213、234和243用于調(diào)整入射光的發(fā)散角。
在通過(guò)第一和第二透鏡陣列202和204以及偏振轉(zhuǎn)換器205之后，光源200發(fā)出的白光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光。第一和第二分色鏡209和212將具有第一偏振態(tài)的光分別分束為位于第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一至第三色光L1、L2和L3。
第一至第三棱鏡214、235和242分別將第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一至第三色光L1、L2和L3滾動(dòng)。第三分色鏡239將第二至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第二和第三色光L2和L3分別反射和透射。最后，位于各第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一至第三色光L1、L2和L3由第四分色鏡222混合，然后在單通路上前進(jìn)。選色器250將具有第一偏振態(tài)的光中的至少部分色光轉(zhuǎn)換為具有第二偏振態(tài)的光。結(jié)果，具有第一偏振態(tài)的光分束為第一和第二色光組。圖象組合器255分別將第一和第二色光組傳送到第一和第二光閥260和261。然后，第一和第二光閥260和261分別形成第一和第二圖象，圖象組合器255將第一和第二圖象混合。
在偏振轉(zhuǎn)換器205的后面提供一個(gè)聚焦透鏡207。在第一至第三色光L1、L2和L3的路徑上提供透鏡210、217、231、237和245以校正光路。將聚焦透鏡220設(shè)置在第一和第四分色鏡212和222之間，聚焦透鏡240設(shè)置在第二和第四分色鏡239和222之間。聚焦透鏡224設(shè)置在第四分色鏡222和圖象組合器255之間。在第一和第二色光L1和L2的路徑上還分別提供諸如反射鏡218和233的路徑變換器，以改變光的路徑。
在第四分色鏡222的作用下，位于各第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一至第三色光L1、L2和L3在同一路徑上前進(jìn)。選色器250將第一至第三波長(zhǎng)范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的至少部分色光的偏振方向轉(zhuǎn)換為不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)，以致形成第一和第二色光組。
根據(jù)上面本發(fā)明第一至第三實(shí)施例中所描述的分色法和偏振分束法，可以將具有一種偏振態(tài)的光分束為第一和第二色光組。如上所述，可以將根據(jù)本發(fā)明所述的投影系統(tǒng)應(yīng)用到任何利用滾動(dòng)操作形成彩色圖象的類(lèi)型的系統(tǒng)中。
下面的描述涉及一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成彩色圖象的方法。
參照?qǐng)D3和8，將光源10發(fā)出的光分束為多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，將這個(gè)多波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光轉(zhuǎn)換為具有單一偏振態(tài)的光。另外，先將光源10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有單一偏振態(tài)的光，然后將其分束為多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。
包括多個(gè)分色鏡的分色器15將光源10發(fā)出的光分束。在一個(gè)實(shí)施例中，分色器15可以包括多個(gè)分色鏡15a至15c，它們以不同的角度傾斜，如圖3和8所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一個(gè)棒形結(jié)構(gòu)的分色器55用于將光分束為多個(gè)波長(zhǎng)范圍，如圖18A和18B所示。還是在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一個(gè)包括平行設(shè)置的多個(gè)分色鏡在內(nèi)的分色器70，以進(jìn)行光的分束，如圖19和20所示。
接著，將具有第一偏振態(tài)的光中至少一些光的偏振方向轉(zhuǎn)換為另一個(gè)偏振態(tài)，使得光分束為第一和第二色光組。這里，把分色器15、55或者70所分束的多個(gè)波長(zhǎng)范圍的光的至少一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的至少一些光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換。利用選色器32或者77可以選擇性地轉(zhuǎn)換僅在所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的偏振方向。
第一和第二色光組在諸如第一和第二光閥38或82以及40或83的多個(gè)光閥上聚焦，第一和第二光閥分別形成第一和第二圖象。當(dāng)?shù)谝缓偷诙饨M分別在第一和第二光閥上聚焦時(shí)，就形成了第一和第二色帶組，并且滾動(dòng)部件20或者65將其周期性地且同步地滾動(dòng)。圖象組合器35或80將第一和第二圖象混合而形成彩色圖象。投影透鏡部件45或85將彩色圖象放大并投影到屏幕50或90上。
在根據(jù)本發(fā)明的形成彩色圖象的方法中，可以將光源發(fā)出的白光分束為想要的一樣多的顏色，并且可以將這些顏色分別在多個(gè)光閥上聚焦，從而可以容易地形成多通道彩色圖象。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的投影系統(tǒng)中，多個(gè)顏色分別入射到多個(gè)被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的光閥上。因而，可以容易地將光源發(fā)出的光分束為多個(gè)，例如四個(gè)或者更多顏色。當(dāng)顏色數(shù)目增加時(shí)，色域和色溫范圍就增加了。結(jié)果，就能以各種方式產(chǎn)生彩色圖像的品質(zhì)，并且能夠獲得接近于自然色的圖象。此外，因?yàn)槎鄠€(gè)顏色分別在多個(gè)光閥上聚焦，與采用單光閥形成多個(gè)顏色的彩色圖象的情況相比，受光度得到降低。因此，光學(xué)系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化和小型化。
此外，因?yàn)樵趩瓮飞嫌腥齻€(gè)或者多個(gè)顏色前進(jìn)，所以能在不增大系統(tǒng)尺寸和制造成本的情況下實(shí)現(xiàn)多通道彩色圖象系統(tǒng)。而且，當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明所述的形成彩色圖象的方法時(shí)，能夠容易地在任何利用滾動(dòng)操作形成彩色圖象的系統(tǒng)中通過(guò)再增加幾個(gè)光學(xué)元件形成多通道圖象。
權(quán)利要求
1.一種投影系統(tǒng)，包括光源；將光源發(fā)出的光根據(jù)多個(gè)波長(zhǎng)范圍分束為多個(gè)顏色的分色器；將分色器分束和透射的顏色進(jìn)行滾動(dòng)的滾動(dòng)部件；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；將滾動(dòng)部件透射的、并具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光的選色器；根據(jù)偏振方向?qū)⑦x色器透射的光反射或者透射的圖象組合器；以及至少兩個(gè)光閥，其中每個(gè)光閥接收?qǐng)D象組合器透射的光并且根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
2.如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中，將該滾動(dòng)部件可旋轉(zhuǎn)地安裝，并且它包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元。
3.如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括第一螺旋透鏡盤(pán)和第二螺旋透鏡盤(pán)，它們中的每一個(gè)包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元。
4.如權(quán)利要求3所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件還包括位于第一和第二螺旋透鏡盤(pán)之間的導(dǎo)光元件。
5.如權(quán)利要求4所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光元件是導(dǎo)光片。
6.如權(quán)利要求4所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光片是玻璃棒。
7.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括在柱形表面上以螺旋式樣形成的至少一個(gè)圓柱透鏡單元。
8.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器包括至少兩個(gè)相對(duì)于光軸以不同角度傾斜的分色鏡。
9.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器包括至少兩個(gè)棱鏡，其中每個(gè)棱鏡包括一個(gè)分色鏡。
10.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括至少一個(gè)設(shè)置在光源和分色器之間的光路上的濾光器，該濾光器包括一個(gè)用于調(diào)整入射光發(fā)散角的狹縫。
11.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該圖象組合器是偏振光分束器或者柵網(wǎng)偏振光分束器。
12.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括對(duì)來(lái)自圖象組合器的輸出光進(jìn)行檢偏的檢偏器。
13.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在光源和滾動(dòng)部件之間光路上的第一圓柱透鏡，它將入射到滾動(dòng)部件上的光的寬度減??；以及設(shè)置在分色器和圖象組合器之間光路上的第二圓柱透鏡，它將滾動(dòng)部件透射的光準(zhǔn)直。
14.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在圖象組合器和所述至少兩個(gè)光閥之間的1/4波片。
15.如權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在分色器和圖象組合器之間光路上的第一復(fù)眼透鏡陣列和第二復(fù)眼透鏡陣列。
16.如權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在第二復(fù)眼透鏡陣列和圖象組合器之間的光路上的中繼透鏡。
17.一種投影系統(tǒng)，它包括光源；將光源發(fā)出的光分束為位于多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的多個(gè)顏色的分色器，該分色器包括相對(duì)于光軸以不同角度傾斜的第一和第二分色鏡；將分色器分束和透射的光進(jìn)行滾動(dòng)的滾動(dòng)部件；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；將滾動(dòng)部件透射的、并具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光；根據(jù)偏振方向?qū)⒎稚魍干涞墓馔干浠蛘叻瓷涞膱D象組合器；以及第一和第二光閥，其中每個(gè)光閥接收?qǐng)D象組合器透射的光并且根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
18.如權(quán)利要求17所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件以可旋轉(zhuǎn)方式安裝，并且包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元。
19.如權(quán)利要求17所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括第一螺旋透鏡盤(pán)和第二螺旋透鏡盤(pán)，它們中的每一個(gè)包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元。
20.如權(quán)利要求19所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件還包括位于第一和第二螺旋透鏡盤(pán)之間的導(dǎo)光元件。
21.如權(quán)利要求20所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光元件是導(dǎo)光片。
22.如權(quán)利要求20所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光片是玻璃棒。
23.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括在柱形表面上以螺旋式樣設(shè)置的至少一個(gè)圓柱透鏡單元。
24.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器還包括具有第一分色鏡的第一棱鏡和具有第二分色鏡的第二棱鏡。
25.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該第一和第二分色鏡將光源發(fā)出的光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，選色器將第一和第二波長(zhǎng)范圍中至少一個(gè)范圍內(nèi)的光中的至少一些光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
26.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中第一分色鏡反射包括第一顏色和第二顏色在內(nèi)的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；第二分色鏡反射包括第三顏色和第四顏色在內(nèi)的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；以及將第一和第三顏色的光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換的選色器。
27.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器還包括以不同于第一和第二分色鏡角度傾斜的第三分色鏡。
28.如權(quán)利要求27所述的投影系統(tǒng)，其中，第一至第三分色鏡將光源發(fā)出的光分別分束為第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，選色器將第一至第三波長(zhǎng)范圍中至少一個(gè)范圍內(nèi)的光中的至少一些光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
29.如權(quán)利要求28所述的投影系統(tǒng)，其中第一分色鏡反射包括第一顏色和第二顏色在內(nèi)的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；第二分色鏡反射包括第三顏色和第四顏色在內(nèi)的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；第三分色鏡反射包括第五顏色和第六顏色在內(nèi)的第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；以及選色器將第一、第三和第五顏色的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
30.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器還包括具有第三分色鏡的第三棱鏡。
31.如權(quán)利要求26所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在光源和滾動(dòng)部件之間的光路上的至少一個(gè)濾光器，該濾光器包括用于調(diào)整入射光發(fā)散角的狹縫。
32.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)濾光器包括空間濾光器。
33.如權(quán)利要求32所述的投影系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)濾光器包括空間濾光器和至少一個(gè)補(bǔ)償濾色片。
34.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該圖象組合器是偏振光分束器或者柵網(wǎng)偏振光分束器。
35.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括第一圓柱透鏡，其設(shè)置在光源和滾動(dòng)部件之間的光路上，它將入射到滾動(dòng)部件的光的寬度減?。灰约暗诙A柱透鏡，其設(shè)置在分色器和圖象組合器之間的光路上，它將滾動(dòng)部件透射的光準(zhǔn)直。
36.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在圖象組合器和每個(gè)第一和第二光閥之間的1/4波片。
37.如權(quán)利要求17至22其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在分色器和圖象組合器之間的光路上的第一復(fù)眼透鏡陣列和第二復(fù)眼透鏡陣列。
38.如權(quán)利要求37所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在第二復(fù)眼透鏡陣列和圖象組合器之間的光路上的中繼透鏡。
39.一種投影系統(tǒng)，它包括光源；滾動(dòng)部件，其以可旋轉(zhuǎn)方式安裝，包括一個(gè)或者多個(gè)透鏡單元并滾動(dòng)入射光；根據(jù)至少兩個(gè)波長(zhǎng)范圍將滾動(dòng)部件透射的光分束的分色器；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；將偏振轉(zhuǎn)換器透射的、具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光的選色器；根據(jù)偏振方向?qū)⑦x色器透射的光透射或者反射的圖象組合器，以及至少兩個(gè)光閥，它們每個(gè)接收?qǐng)D象組合器透射的光并根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
40.如權(quán)利要求39所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元，并且在其中將滾動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為在滾動(dòng)部件中光所通過(guò)的區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)。
41.如權(quán)利要求39所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括第一螺旋透鏡盤(pán)和第二螺旋透鏡盤(pán)，每個(gè)透鏡盤(pán)包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元，第一和第二螺旋透鏡盤(pán)以預(yù)定的距離彼此分開(kāi)。
42.如權(quán)利要求39所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件還包括位于第一和第二螺旋透鏡盤(pán)之間的導(dǎo)光元件。
43.如權(quán)利要求42所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光元件是導(dǎo)光片。
44.如權(quán)利要求42所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光片是玻璃棒。
45.如權(quán)利要求39所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括至少一個(gè)在柱形表面上以螺旋式樣形成的圓柱透鏡單元。
46.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器包括至少兩個(gè)彼此平行的分色鏡。
47.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器包括至少兩個(gè)棱鏡，每個(gè)棱鏡包括一個(gè)分色鏡。
48.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括至少一個(gè)設(shè)置在光源和分色器之間的光路上的濾光器，該濾光器包括一個(gè)用于調(diào)整入射光發(fā)散角的狹縫。
49.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該圖象組合器是偏振光分束器或者柵網(wǎng)偏振光分束器。
50.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括將來(lái)自圖象組合器的輸出光進(jìn)行檢偏的檢偏器。
51.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括第一圓柱透鏡，設(shè)置在光源和滾動(dòng)部件之間的光路上，它將入射到滾動(dòng)部件上的光的寬度減?。灰约暗诙A柱透鏡，設(shè)置在分色器和圖象組合器之間的光路上，它將滾動(dòng)部件透射的光準(zhǔn)直。
52.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在圖象組合器和所述至少兩個(gè)光閥之間的1/4波片。
53.如權(quán)利要求39至45其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在分色器和圖象組合器之間的光路上的第一復(fù)眼透鏡陣列和第二復(fù)眼透鏡陣列。
54.如權(quán)利要求53所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在第二復(fù)眼透鏡陣列和圖象組合器之間的光路上的中繼透鏡。
55.一種投影系統(tǒng)，它包括光源；滾動(dòng)部件，它以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝，包括一個(gè)或者多個(gè)透鏡單元并滾動(dòng)入射光；包括彼此平行設(shè)置的第一和第二分色鏡在內(nèi)的分色器，它根據(jù)波長(zhǎng)將滾動(dòng)部件透射的光進(jìn)行分束；將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器；選色器，它將偏振轉(zhuǎn)換器透射的、具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光；根據(jù)偏振方向?qū)⑦x色器透射的光透射或者反射的圖象組合器；以及第一和第二光閥，每個(gè)光閥接收?qǐng)D象組合器透射的光并且根據(jù)圖象信號(hào)將接受到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
56.如權(quán)利要求55所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元，其中將滾動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)部件中光所通過(guò)的區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)。
57.如權(quán)利要求55所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件包括第一螺旋透鏡盤(pán)和第二螺旋透鏡盤(pán)，每個(gè)透鏡盤(pán)包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元，第一和第二螺旋透鏡盤(pán)彼此以預(yù)定的距離隔開(kāi)。
58.如權(quán)利要求55所述的投影系統(tǒng)，其中，該滾動(dòng)部件還包括位于第一和第二螺旋透鏡盤(pán)之間的導(dǎo)光元件。
59.如權(quán)利要求58所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光元件是導(dǎo)光片。
60.如權(quán)利要求58所述的投影系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)光片是玻璃棒。
61.如權(quán)利要求58所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器還包括具有第一分色鏡的第二棱鏡和具有第二分色鏡的第二棱鏡。
62.如權(quán)利要求55至61其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，第一和第二分色鏡將光源發(fā)出的光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，選色器將第一和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光中的至少一些光的偏振方向轉(zhuǎn)換。
63.如權(quán)利要求55至61其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中第一和第二分色鏡將光源發(fā)出的光分束為第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括第一顏色和第二光；第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括第三光和第四光；以及選色器將第一和第三顏色的偏振方向轉(zhuǎn)換。
64.如權(quán)利要求55至61其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該分色器還包括以不同于第一和第二分色鏡角度傾斜的第三分色鏡。
65.如權(quán)利要求64所述的投影系統(tǒng)，其中，第一至第三分色鏡將光源發(fā)出的光分別地分束為第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，并且選色器將第一至第三波長(zhǎng)范圍中至少一個(gè)范圍內(nèi)的光中的至少一些光的偏振方向轉(zhuǎn)換。
66.如權(quán)利要求64所述的投影系統(tǒng)，其中；第一至第三分色鏡將光源發(fā)出的光分別分束為第一至第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括第一顏色和第二顏色；第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括第三顏色和第四顏色；第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光包括第五光和第六光；并且選色器將第一、第三和第五色光的偏振方向轉(zhuǎn)換。
67.如權(quán)利要求64所述的投影系統(tǒng)，其中該分色器還包括具有第三分色鏡的第三棱鏡。
68.如權(quán)利要求55至61其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括至少一個(gè)設(shè)置在光源和分色器之間的光路上的濾光器，該濾光器包括用于調(diào)整入射光發(fā)散角的狹縫。
69.如權(quán)利要求55至61其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，其中，該圖象組合器是偏振光分束器或者柵網(wǎng)偏振光分束器。
70.如權(quán)利要求55至61其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括第一圓柱透鏡，其設(shè)置在光源和滾動(dòng)部件之間的光路上，它將入射到滾動(dòng)部件的光的寬度減??；以及第二圓柱透鏡，其設(shè)置在分色器和圖象組合器之間的光路上，它將滾動(dòng)部件透射的光準(zhǔn)直。
71.如權(quán)利要求55至61其中一項(xiàng)所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在分色器和圖象組合器之間的光路上的第一復(fù)眼透鏡陣列和第二復(fù)眼透鏡陣列。
72.如權(quán)利要求71所述的投影系統(tǒng)，它還包括設(shè)置在第二復(fù)眼透鏡陣列和圖象組合器之間的光路上的中繼透鏡。
73.一種形成彩色圖象的方法，它包括將入射光分束為多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；將入射光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光；將具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光；使用多個(gè)光閥分別調(diào)制具有第一偏振態(tài)的色光和具有第二偏振態(tài)的色光；以及將具有第一偏振態(tài)的色光和具有第二偏振態(tài)的色光滾動(dòng)以形成彩色圖象。
74.如權(quán)利要求73所述的方法，其中，通過(guò)使用包括多個(gè)彼此平行設(shè)置的分色鏡在內(nèi)的分色器來(lái)實(shí)現(xiàn)入射光的分束。
75.如權(quán)利要求73所述的方法，其中，通過(guò)使用包括多個(gè)以不同角度傾斜的分色鏡在內(nèi)的分色器來(lái)實(shí)現(xiàn)入射光的分束。
76.如權(quán)利要求73至75其中一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)將滾動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)部件中光所通過(guò)的區(qū)域內(nèi)的透鏡陣列的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)色光的滾動(dòng)，該滾動(dòng)部件包括至少一個(gè)以螺旋式樣設(shè)置的圓柱透鏡單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種投影系統(tǒng)和一種彩色圖象的形成方法，該投影系統(tǒng)包括光源，將光源發(fā)出的光分束為多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顏色的分色器，將分色器分束的顏色進(jìn)行滾動(dòng)的滾動(dòng)部件，將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為具有第一偏振態(tài)的光的偏振轉(zhuǎn)換器，將具有第一偏振態(tài)的光中的至少一些光轉(zhuǎn)換為具有不同于第一偏振態(tài)的第二偏振態(tài)的光的選色器，將選色器根據(jù)偏振方向而透射的光透射或者反射的圖象組合器，以及至少兩個(gè)光閥，每個(gè)光閥都接收?qǐng)D象組合器透射的光并根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)接收到的光進(jìn)行處理以形成圖象。
文檔編號(hào)G02B3/00GK1573420SQ20041005524
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者金大式, 趙虔晧, 金成河 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社