專利名稱：立體投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于投影立體數(shù)字圖像的裝置，并且更特別地涉及使用偏振固 態(tài)激光器來創(chuàng)建用于數(shù)字電影投影的立體圖像的改進(jìn)裝置和方法。
背景技術(shù)：
為了將數(shù)字投影系統(tǒng)看作傳統(tǒng)膠片投影儀的適當(dāng)?shù)拇嫖?，該?shù)字投影系統(tǒng)必須 滿足對(duì)圖像質(zhì)量的苛刻要求。這對(duì)多色電影投影系統(tǒng)來說就更是如此。對(duì)傳統(tǒng)電影質(zhì)量的 投影儀的競爭性數(shù)字投影替代方案必須滿足高性能標(biāo)準(zhǔn)，提供高分辨率、寬色域、高亮度以 及超過1，000 1的幀順序?qū)Ρ嚷?。電影產(chǎn)業(yè)已日漸向產(chǎn)生及顯示三維(3D)或感知的立體內(nèi)容發(fā)展，以便向顧客提 供大型場(chǎng)地中的增強(qiáng)的視覺體驗(yàn)。盡管多年來諸如Disney的娛樂公司已在其主題公園中 提供了該內(nèi)容并且Imax已針對(duì)這樣的內(nèi)容創(chuàng)建了特殊的影院，但是在這兩種情況下膠片 已成為用于圖像創(chuàng)建的主要媒介。為了創(chuàng)建立體圖像，兩組膠片和投影儀同時(shí)投影正交偏 振，每組針對(duì)一只眼睛。觀眾成員戴上相應(yīng)的正交偏振眼鏡，所述正交偏振眼鏡為每只眼睛 阻擋一個(gè)偏振光圖像同時(shí)透射所述正交偏振光圖像。在正在進(jìn)行的電影產(chǎn)業(yè)向數(shù)字成像的轉(zhuǎn)變中，一些供應(yīng)商(諸如Imax)繼續(xù)利用 雙投影系統(tǒng)來提供高質(zhì)量的立體圖像。然而，更普遍地，傳統(tǒng)的投影儀已被修改為能夠進(jìn)行 3D投影。多色數(shù)字電影投影的這些傳統(tǒng)投影解決方案中的最有前景的方案采用兩種基本 類型的空間光調(diào)制器(SLM)之一作為圖像形成器件。第一種類型的空間光調(diào)制器是由德克 薩斯州的達(dá)拉斯市的Texas儀器有限公司開發(fā)的數(shù)字光處理器(DLP)，是一種數(shù)字微鏡器 件(DMD)。圖1示出了使用DLP空間光調(diào)制器的投影儀裝置10的簡化框圖。光源12將多 色未偏振的光提供到棱鏡組件14中，所述棱鏡組件14諸如例如Philips棱鏡。棱鏡組件 14將該多色光分成紅色、綠色和藍(lán)色分量波長帶并且將每個(gè)帶引導(dǎo)至相應(yīng)的空間光調(diào)制器 20r、20g或20b。然后，棱鏡14將來自每個(gè)SLM 20r、20g和20b的經(jīng)過調(diào)制的光重新組合， 并且將該未偏振的光提供給投影透鏡30，以供投影至顯示屏或其他適合的表面上。基于DLP的投影儀展示出為從桌面到大電影院的大多數(shù)投影應(yīng)用提供必需的光 吞吐量、對(duì)比率以及色域的能力。然而，存在固有的分辨率限制，其中現(xiàn)有設(shè)備通常提供不 超過2148X 1080像素。此外，高部件和系統(tǒng)成本已限制用于更高質(zhì)量的數(shù)字電影投影的 DLP設(shè)計(jì)的適用性。此外，Philips或其他適合的組合棱鏡的成本、大小、重量以及復(fù)雜性是 重要的約束。用于數(shù)字投影的第二類型的空間光調(diào)制器是IXD (液晶器件)。該IXD通過針對(duì)每 一個(gè)對(duì)應(yīng)像素選擇性地調(diào)制入射光的偏振狀態(tài)來形成作為像素陣列的圖像。作為用于高質(zhì) 量數(shù)字電影投影系統(tǒng)的空間光調(diào)制器，LCD看起來具有一些優(yōu)點(diǎn)。LCOS(硅基液晶)器件被 認(rèn)為在大型圖像投影中特別有前景。然而，LCD部件在保持?jǐn)?shù)字電影的高質(zhì)量要求、特別是色彩、對(duì)比度方面有困難，因?yàn)楦吡炼韧队暗母邿嶝?fù)載影響材料的偏振質(zhì)量。用于從這些傳統(tǒng)的基于微型顯示器(DLP或LC0S)的投影儀形成立體圖像的傳統(tǒng) 方法基于兩種主要技術(shù)。例如被Dolby實(shí)驗(yàn)室所利用的不常見的技術(shù)類似于Maximus等人 在美國專利申請(qǐng)公開No. 2007/0127121中所描述的技術(shù)，其中使用顏色空間分離來在左眼 內(nèi)容和右眼內(nèi)容之間進(jìn)行區(qū)分。在白光照明系統(tǒng)中利用濾光器來短暫地阻擋每種原色部分 達(dá)一部分幀時(shí)間。例如，對(duì)于左眼，將阻擋紅色、藍(lán)色和綠色(RGB)的較低波長光譜達(dá)一段 時(shí)間。在這之后，將對(duì)于另一只眼阻擋紅色、藍(lán)色和綠色(RGB)的較高波長光譜。將與每只 眼相關(guān)聯(lián)的已調(diào)整適當(dāng)顏色的立體內(nèi)容呈現(xiàn)給用于該眼的每個(gè)調(diào)制器。觀眾戴上相應(yīng)的濾 光器組件，所述濾光器組件類似地僅透射兩個(gè)三色(RGB)光譜組中的一個(gè)。該系統(tǒng)相對(duì)于 基于偏振的投影系統(tǒng)來說是有優(yōu)勢(shì)的，在該基于偏振的投影系統(tǒng)中，可以將其圖像投影到 大多數(shù)屏幕上而不需要利用定制的保持偏振的屏幕。然而，缺點(diǎn)在于，濾光眼鏡很昂貴，并 且由于角度偏移、頭部運(yùn)動(dòng)和傾斜觀看質(zhì)量會(huì)降低。此外，顏色空間的調(diào)整會(huì)很困難，并且 由于濾光存在著顯著的光損失，從而導(dǎo)致更高要求的燈輸出或降低的圖像亮度。第二種方法利用偏振光。Svardal等人的美國專利No. 6，793，341中的受讓于俄 勒岡州威爾遜維市的InFocus公司的一種方法利用遞送給兩個(gè)分離的空間光調(diào)制器的兩 個(gè)正交偏振狀態(tài)中的每一個(gè)。同時(shí)投影來自這兩個(gè)調(diào)制器的偏振光。觀眾戴上偏振眼鏡， 其具有用于左眼和右眼的彼此正交地被定向的偏振透射軸。盡管該布置提供對(duì)光的有效使 用，但是它會(huì)是非常昂貴的配置，特別是在每個(gè)色帶均需要空間光調(diào)制器的投影儀設(shè)計(jì)中。 在另一種方法中，傳統(tǒng)的投影儀被修改以調(diào)制從一個(gè)狀態(tài)迅速切換到另一個(gè)狀態(tài)的交替偏 振狀態(tài)。例如，在DLP投影儀具有放置在光的輸出路徑中的偏振器(諸如由圖1中的虛線 所指示的位置16處)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)該方法。由于DLP沒有被固有地設(shè)計(jì)成保持輸入 光的偏振(這是因?yàn)樵撈骷庋b的窗口會(huì)因應(yīng)力所導(dǎo)致的雙折射而去偏振)，所以需要所 述偏振器。在該偏振器之后，可以在位置16處使用類似于在Robinson等人的美國專利申 請(qǐng)公開No. 2006/0291053中所描述的類型的消色差偏振切換器。這種類型的切換器使偏振 光在兩個(gè)正交偏振狀態(tài)(諸如線性偏振狀態(tài))之間交替旋轉(zhuǎn)，以在用戶戴上偏振眼鏡的時(shí) 候允許呈現(xiàn)兩個(gè)不同的圖像，即對(duì)每一只眼呈現(xiàn)一個(gè)圖像。在過去，Real-D系統(tǒng)利用左旋圓偏振光和右旋圓偏振光，其中眼鏡由1/4波延遲 器加上偏振器的組合而制成，以在阻擋一個(gè)狀態(tài)之前將圓偏振光改變回到線性偏振光。顯 然，這對(duì)頭部傾斜較不敏感并且該消色差偏振切換器更易于制造。然而，相對(duì)于僅僅使用偏 振器的實(shí)施例來說，該眼鏡增加了花費(fèi)。在任何一種情況下，顯示屏必須基本上保持入射 圖像承載光的偏振狀態(tài)，并且因此其通常被鍍銀。鍍銀屏幕更昂貴并且對(duì)增益呈現(xiàn)角度敏 感性。雖然該系統(tǒng)具有一定價(jià)值，但是基于MEMS的系統(tǒng)因?yàn)槠湫枰穸嬖陲@著的光損 失，這使輸出減少了一半。類似地，由于偏振切換器，存在額外的光損失以及增加的成本?；?于LC0S的投影儀的優(yōu)點(diǎn)在于，在大多數(shù)配置中輸出通常已經(jīng)是偏振的。由于通過高角度光 學(xué)器件來保持高偏振控制很困難，所以這些投影儀一般更昂貴。因此，其他成本抵消了效率 方面的任何增益。照明效率的連續(xù)問題與光展量(etendue)或者類似地與拉格朗日(Lagrange)不 變量有關(guān)。如在光學(xué)領(lǐng)域中熟知的，光展量與光學(xué)系統(tǒng)可以處理的光量有關(guān)。潛在可能的 是，光展量越大，圖像越亮。從數(shù)值上而言，光展量與兩個(gè)因子、即圖像面積和數(shù)值孔徑的乘積成比例。就圖2中所示的簡化光學(xué)系統(tǒng)(其具有光源12、光學(xué)器件18以及空間光調(diào)制 器20)而言，光展量是光源面積A1與其輸出角度0 1的因子并且等于調(diào)制器的面積A2與 其接受角度9 2。為了增大亮度，期望從光源12的面積提供盡可能多的光。作為一般原理， 當(dāng)光源處的光展量與調(diào)制器處的光展量最接近地相匹配時(shí)，該光學(xué)設(shè)計(jì)是有利的。例如，增大數(shù)值孔徑會(huì)增大光展量，從而使得光學(xué)系統(tǒng)捕獲更多的光。類似地，增 大源圖像大小(從而使得光源于更大的區(qū)域)會(huì)增大光展量。為了利用照明側(cè)增大的光展 量，該光展量必須大于或等于照明源的光展量。然而，典型地，圖像越大，成本就越高。對(duì)于 諸如LC0S和DLP部件的器件來說尤其是這樣，在這些器件中硅基底和潛在缺陷隨著大小而 增加。一般來說，增大的光展量導(dǎo)致更復(fù)雜并且更昂貴的光學(xué)設(shè)計(jì)。當(dāng)光源的光展量與空間光調(diào)制器的光展量很好地匹配時(shí)，效率得以改善。較差匹 配的光展量意味著該光學(xué)系統(tǒng)或者光缺乏從而不能向空間光調(diào)制器提供充足的光，或者效 率低從而實(shí)際上丟棄了為調(diào)制而生成的光的很大一部分。以可接受的系統(tǒng)成本為數(shù)字電影應(yīng)用提供足夠的亮度的目的已避開了 LCD和DLP 系統(tǒng)二者的設(shè)計(jì)者?；贚CD的系統(tǒng)已受到對(duì)偏振光的要求、降低的效率和增大的光展量 的連累，甚至在使用偏振恢復(fù)技術(shù)的情況下也是如此。不需要偏振光的DLP器件設(shè)計(jì)已證 實(shí)在某種程度上更有效，但是仍需要昂貴的、壽命短的燈以及成本很高的光學(xué)引擎，這使得 它們太昂貴而不能與傳統(tǒng)的電影投影設(shè)備競爭。為了與基于膠片的傳統(tǒng)高端投影系統(tǒng)進(jìn)行競爭并提供所謂的電子或數(shù)字電影，數(shù) 字投影儀必須能夠?qū)崿F(xiàn)與此前的這種設(shè)備相當(dāng)?shù)碾娪傲炼鹊燃?jí)。作為某范圍理念，典型的 影院需要將10，000左右的流明投影到對(duì)角為40英尺左右的屏幕大小上。在屏幕范圍的任 何位置處均需要5，000流明到40，000流明以上。除了該苛刻的亮度要求之外，這些投影儀 還必須遞送高分辨率(2048X1080像素)并且提供大約2000 1的對(duì)比度以及寬色域。一些數(shù)字電影投影儀設(shè)計(jì)已證實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的性能等級(jí)。然而，高設(shè)備成本和 操作成本已成為障礙。滿足這些要求的投影裝置通常其成本均超過$50，000并且利用高瓦 數(shù)的氙弧燈，所述氙弧燈需要以500到2000小時(shí)之間的間隔進(jìn)行替換，其中一般的替換成 本通常超過$1000。氙燈的大光展量對(duì)成本和復(fù)雜性有相當(dāng)大的影響，因?yàn)樗枰鄬?duì)快的 光學(xué)器件來從這些源收集和投影光。DLP和LCOS IXD空間光調(diào)制器(SLM) 二者共有的一個(gè)缺點(diǎn)是它們的使用固態(tài)光 源、特別是激光源的有限能力。盡管在相對(duì)光譜純度和潛在的高亮度等級(jí)方面它們比其它 類型的光源占有優(yōu)勢(shì)，但是固態(tài)光源需要不同的方法以便有效地利用這些優(yōu)點(diǎn)。與早期的 數(shù)字投影儀設(shè)計(jì)一起使用的用于調(diào)節(jié)、重定向以及組合來自色彩源的光的傳統(tǒng)的方法和器 件會(huì)約束使用激光器陣列光源的程度。固態(tài)激光器保證在光展量、壽命以及整體光譜和亮度穩(wěn)定性方面的改進(jìn)，但是到 目前為止，其仍不能以數(shù)字電源可接受的足夠等級(jí)和成本來遞送可見光。在最近的開發(fā)中， VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)激光器陣列已經(jīng)商品化并且示出一些作為可能的光源的希 望。然而，亮度仍不夠高；為了為每種顏色提供必要的亮度需要來自九個(gè)之多的分離的陣列 的組合光。使用固態(tài)陣列用于數(shù)字投影儀的傳統(tǒng)方法存在其它困難?？梢允褂孟喔杉す馄?的單片陣列，例如諸如在Kappel等人的標(biāo)題為“Laserllluminated Image ProjectionSystem and Method of Using Same”的美國專利No. 5，704，700中所描述的微激光器陣列。 利用這種類型的方法，將激光器的數(shù)目選擇為與投影儀的流明輸出的功率要求相匹配。然 而，在高流明投影儀中，這種方法存在許多困難。隨著器件數(shù)目的增加，制造產(chǎn)量下降，并且 熱問題對(duì)更大規(guī)模的陣列來說是顯著的。相干性還會(huì)對(duì)單片設(shè)計(jì)產(chǎn)生問題。激光源的相干 性通常引起偽像，諸如光學(xué)干擾和斑點(diǎn)。因此，優(yōu)選地使用相干性、即空間和時(shí)間相干性較 弱或可忽略的激光器陣列。雖然從改進(jìn)色域的觀點(diǎn)出發(fā)光譜相干性是合乎期望的，但是，對(duì) 于降低對(duì)干擾和斑點(diǎn)的敏感性來說，少量的光譜加寬也是合乎期望的，并且其還減輕單個(gè) 光譜源的色偏移的影響。該偏移可能在例如已分離紅色、綠色和藍(lán)色激光源的三色投影系 統(tǒng)中發(fā)生。如果單個(gè)顏色陣列中的所有激光器被連接在一起且它們具有窄波長，并且在該 工作波長中出現(xiàn)偏移，則整個(gè)投影儀的白點(diǎn)和顏色可能會(huì)落在規(guī)格之外。另一方面，當(dāng)以波 長的小變化平均該陣列時(shí)，會(huì)大大降低對(duì)整個(gè)輸出中的單個(gè)色偏移的敏感性。雖然可以向 該系統(tǒng)添加部件來幫助減輕相干性，但是除了光源之外用于降低相干性的大多數(shù)裝置利用 提高光源的有效范圍(光展量)的部件，諸如擴(kuò)散器。這可以導(dǎo)致額外的光損失并且增加 系統(tǒng)的費(fèi)用。保持激光器的小光展量實(shí)現(xiàn)了用于照明的光具組的簡化，這是高度合乎期望 的。用于投影應(yīng)用的特別關(guān)注的激光器陣列是各種類型的VCSEL陣列，其包括 來自加利福尼亞州桑尼維爾市的Novalux的VECSEL (垂直外延腔面發(fā)射激光器)和 NECSEL(Novalux外延腔面發(fā)射激光器)器件。然而，使用這些器件的傳統(tǒng)解決方案容易出 現(xiàn)很多問題。一個(gè)限制與器件的生產(chǎn)有關(guān)。主要由于關(guān)鍵部件的熱和封裝問題，商業(yè)化的 VECSEL陣列在長度上被延伸但是在高度上受到限制；典型地，VECSEL陣列僅具有兩行發(fā)射 部件。使用兩個(gè)以上的行趨于顯著地增加生產(chǎn)困難。這樣的實(shí)際限制將使得難以為投影裝 置提供VECSEL照明系統(tǒng)。除了這些問題之外，傳統(tǒng)的VECSEL設(shè)計(jì)易于產(chǎn)生功率連接和散 熱困難。這些激光器具有高功率；例如，頻率為來自Novalux的雙行器件的兩倍的單行激光 器器件產(chǎn)生超過3W的可用光。因此，可能存在顯著的電流需求和來自未使用的電流的熱負(fù) 載。壽命和光束質(zhì)量主要取決于穩(wěn)定的溫度保持。將激光源耦合到投影系統(tǒng)存在使用傳統(tǒng)的方法不能完全解決的另一困難。例如， 當(dāng)使用Novalux NESEL激光器時(shí)，每種顏色需要大約九個(gè)2行乘以24的激光器陣列，以便 接近大多數(shù)影院的10，000流明要求。期望從主要的熱敏感光學(xué)系統(tǒng)分離這些光源以及相 關(guān)熱量和電子遞送及連接以允許投影引擎的最佳性能。其他激光源也是可行的，諸如傳統(tǒng) 的邊緣發(fā)射激光二極管。然而，這些激光源更難以以陣列的形式封裝并且傳統(tǒng)上在較高的 亮度等級(jí)下具有較短的壽命。傳統(tǒng)的解決方案不能完全解決激光源與系統(tǒng)的光展量匹配問題，以及從光學(xué)引擎 熱分離照明源的問題。此外，傳統(tǒng)的解決方案不能提供更有效地使用來自激光器件的偏振 光的方式。因此，可以看出，存在對(duì)將偏振激光光源的優(yōu)點(diǎn)用于立體數(shù)字電影投射系統(tǒng)的照 明解決方案的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決對(duì)利用數(shù)字空間光調(diào)制器(諸如DLP和LC0S)的立體成像以及相關(guān)的微顯示空間光調(diào)制器設(shè)備的需要?？紤]到這一目的，本發(fā)明提供一種數(shù)字圖 像投影儀，其包括第一偏振光源；第二偏振光源，其偏振狀態(tài)與所述第一偏振光源正交； 偏振分束器，其被設(shè)置成沿著共同的照明軸引導(dǎo)具有所述第一或第二偏振的光；MEMS空間 光調(diào)制器；以及投影光學(xué)器件，其用于遞送來自所述MEMS空間光調(diào)制器的成像光。本發(fā)明的特征是它提供用于改進(jìn)照明和調(diào)制部件之間的光展量匹配的方式。在結(jié)合附圖閱讀了下面詳細(xì)的描述之后，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見，在所述附圖中示出并描述了本發(fā)明的說明性實(shí)施 例。


盡管以權(quán)利要求結(jié)束的說明書特別指出并且明確要求保護(hù)本發(fā)明的主題，但是要 相信在結(jié)合附圖時(shí)從下面的描述將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中圖1是使用用于不同的色彩光路徑的組合棱鏡的傳統(tǒng)投影裝置的示意性框圖；圖2是示出光學(xué)系統(tǒng)的光展量的代表性圖；圖3A和3B是示出不同固態(tài)光陣列-光導(dǎo)組合的相對(duì)填充因數(shù)的平面圖；圖4是示出一些實(shí)施例中的投影裝置的一般布置的示意性框圖；圖5A是示出用于沿著相同的照明路徑組合來自多個(gè)固態(tài)光陣列的光的一種方法 的示意性側(cè)視圖；圖5B是示出用于沿著相同的照明路徑組合來自多個(gè)固態(tài)光陣列的光的可替換方 法的示意性側(cè)視圖；圖6是圖5A中示出的用于組合光的配置的透視圖；圖7A是示出在一個(gè)實(shí)施例中使用偏振分束器來引導(dǎo)來自多個(gè)固態(tài)光陣列的具有 一種偏振狀態(tài)的照明的示意性側(cè)視圖；圖7B是示出在一個(gè)實(shí)施例中使用偏振分束器來引導(dǎo)來自多個(gè)固態(tài)光陣列的具有 正交的偏振狀態(tài)的照明的示意性側(cè)視圖；圖8是示出用于立體圖像表示的偏振狀態(tài)的交替時(shí)序的時(shí)序圖；圖9A是示出在一個(gè)實(shí)施例中使用光重定向棱鏡來組合來自多個(gè)固態(tài)光陣列的照 明的示意性側(cè)視圖；圖9B是圖9A的光重定向棱鏡的透視圖；圖10是可替換實(shí)施例中的光重定向棱鏡的示意性側(cè)視圖；圖11是示出使用兩個(gè)光重定向棱鏡來提供來自固態(tài)光陣列的正交偏振光的示意 性側(cè)視圖；圖12是示出使用接受來自兩側(cè)的光的光重定向棱鏡的實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；圖13是針對(duì)具有每種偏振的光使用圖12的光重定向棱鏡的照明裝置的示意性側(cè) 視圖；圖14是使用利用圖12的光重定向棱鏡的偏振照明的投影裝置的示意圖；圖15是使用利用圖12的光重定向棱鏡的偏振照明的可替換投影裝置的示意圖， 但是其沒有光導(dǎo)；以及圖16是示出單個(gè)像素調(diào)制器及其旋轉(zhuǎn)軸的透視圖。
具體實(shí)施例方式本描述特別針對(duì)形成根據(jù)本發(fā)明的裝置的部分或者與根據(jù)本發(fā)明的裝置更直接 地協(xié)作的元件。應(yīng)當(dāng)理解的是，未具體示出或者描述的元件可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公 知的各種形式。在此所示出和描述的圖被提供以說明根據(jù)本發(fā)明的工作原理，并且其不是以示出 實(shí)際大小或尺度的意圖而被繪制的。因?yàn)楸景l(fā)明的激光器陣列的部件部分具有相對(duì)的尺 寸，所以一定的放大是必須的，以便強(qiáng)調(diào)基本結(jié)構(gòu)、形狀和工作原理。本發(fā)明可以與基于微機(jī)電結(jié)構(gòu)(MEMS)的調(diào)制器一起使用，因?yàn)檫@些調(diào)制器不會(huì) 以單個(gè)像素為基礎(chǔ)改變?nèi)肷涔獾钠瘛EMS器件包括微鏡結(jié)構(gòu)(諸如Texas儀器的DLP)、 光柵光閥器件(諸如Kodak GEM)以及光快門器件(諸如Unipixel Opcuity結(jié)構(gòu))。本發(fā)明的實(shí)施例使用獨(dú)立尋址的偏振激光光源解決了對(duì)立體觀看系統(tǒng)中的改進(jìn) 的亮度的需要，并且提供還可以允許激光器組件的容易移除和模塊替換的解決方案。本發(fā) 明的實(shí)施例額外提供降低熱效應(yīng)的特征，否則該熱效應(yīng)可能會(huì)在與基于偏振的投影儀一起 使用的光學(xué)部件中引起熱致應(yīng)力雙折射。本發(fā)明的實(shí)施例利用了從VECSEL激光器陣列或 其他類型的固態(tài)光陣列發(fā)射的光的固有偏振。參考圖3A和3B，以橫截面的方式示出了固態(tài)光陣列44的縱橫比(相對(duì)于任意孔 徑)。如圖3A所示，孔徑未被填充滿，這會(huì)容易地引起空間光調(diào)制器處的較差的光展量匹 配。在圖3B中，光源的縱橫比使用組合陣列44和44’來實(shí)現(xiàn)與所示出的圓形孔徑的更好 的匹配。隨后描述組合多個(gè)陣列44的方法。本發(fā)明的實(shí)施例的用于減少熱負(fù)載的一種方法是使用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)將光源從光調(diào)制 部件隔離。來自多個(gè)固態(tài)光源陣列的光被耦合光波導(dǎo)中，所述光波導(dǎo)將光遞送到調(diào)制器件。 當(dāng)這被實(shí)現(xiàn)時(shí)，光源-波導(dǎo)界面的幾何形狀可以得以優(yōu)化以便波導(dǎo)輸出與空間光調(diào)制器的 縱橫比很好地匹配。實(shí)際上，這意味著，波導(dǎo)孔徑基本上被填充滿或者稍微未填充滿，以便 保持最佳的光展量等級(jí)。該布置還有助于使照明光學(xué)器件的速度要求最小化。為了更好地理解本發(fā)明，描述在其中本發(fā)明的裝置和方法可以工作的整個(gè)背景是 有益的。圖4的示意圖示出了在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中使用的投影裝置10的基本布置。示 出了三個(gè)光調(diào)制組件40r、40g和40b，每個(gè)光調(diào)制組件調(diào)制來自照明組合器42的紅色、綠色 或藍(lán)色(RGB)原色中的一種。在每個(gè)光調(diào)制組件40r、40g和40b中，光學(xué)透鏡50將光引導(dǎo) 到偏振保持光導(dǎo)52中。在光導(dǎo)52的輸出端處，透鏡54引導(dǎo)光通過積分器51 (諸如例如蠅 眼積分器或積分棒)，到達(dá)空間光調(diào)制器60，所述空間光調(diào)制器60可以是DLP或其他MEMS 空間光調(diào)制器部件。在本發(fā)明的裝置中，這樣的調(diào)制器必須接受具有兩種正交的輸入偏振 狀態(tài)的入射光并且必須保持該偏振差，從而提供作為具有對(duì)應(yīng)于各自的輸入狀態(tài)的兩種正 交偏振狀態(tài)的輸出光。然而，可以相對(duì)于輸入狀態(tài)旋轉(zhuǎn)輸出偏振狀態(tài)。然后，因?yàn)樵S多可行 的實(shí)施例而在圖4中以虛線輪廓一般地指示的投影光學(xué)器件70將經(jīng)過調(diào)制的光引導(dǎo)到顯 示表面80。觀眾所戴的偏振眼鏡58具有偏振器76和78，它們具有允許獨(dú)立地觀看左眼和 右眼圖像的正交的偏振軸。在圖4中示出的整個(gè)布置是用于本發(fā)明的后續(xù)實(shí)施例的基本模 型，其具有用于照明組合器42的各種布置。圖5A示出用于組合多個(gè)陣列44和44’以形成更大的陣列的一種方法。圖6以透視圖的方式示出圖5A的配置。在圖5A中，可以使用一個(gè)或多個(gè)散置的反射鏡46來將額外 的陣列44’的光軸布置成與陣列44成一條直線，從而提供在圖3B的橫截面中示出的布置。 在圖5B中示出了使用組合陣列44的更直接的示例。然而，可以認(rèn)識(shí)到，熱和間距要求會(huì)限 制以該方式可以堆疊多少個(gè)陣列44。在圖5A、5B和6中示出的布置可以在某種程度上被修改以允許使用具有不同偏振 狀態(tài)的偏振光，如在圖7A和7B以及圖8的時(shí)序圖中所示出的那樣。圖7A和7B示出用于組合多個(gè)陣列44a和44b以便形成更大的陣列的方法。圖7A 示出將光引導(dǎo)到朝著透鏡50反射具有一種偏振狀態(tài)的光的偏振分束器(PBS)的固態(tài)光陣 列44a。圖7B示出將光引導(dǎo)通過半波片64由此改變發(fā)射光的初始偏振狀態(tài)的固態(tài)光陣列 44b。該光透射通過偏振分束器62。邏輯控制器56控制固態(tài)光陣列44a和44b的時(shí)序。圖8的時(shí)序圖示出在光調(diào)制組件40r、40g和40b的任何一個(gè)光調(diào)制組件中，如何 可以使被引導(dǎo)到相同的空間光調(diào)制器60(圖4)的光在兩個(gè)正交偏振狀態(tài)之間快速交替以 相應(yīng)地提供左眼和右眼圖像。在本文中，存在被示出為固態(tài)激光器陣列44a和44b的兩組 偏振激光器。例如通過對(duì)這些陣列組中的一個(gè)使用半波片64，陣列44a和44b處的偏振激 光器提供具有正交的偏振狀態(tài)的光。如圖7A所示，在交替照明周期的一半期間，對(duì)陣列44a 供電。該光從偏振分束器62反射。如圖7B所示，在交替照明周期的另一半中，對(duì)陣列44b 供電。該光透射通過偏振分束器62。對(duì)于非立體應(yīng)用來說，來自兩個(gè)偏振激光器44a和44b 的光可以一起使用以提供更亮的圖像，或者以一半功率使用以平衡每個(gè)激光源的壽命。該布置有利地將具有任一偏振的光置于相同的照明軸上。對(duì)于圖5B中的單個(gè)通 道來說，利用該方法的光展量保持與此前示出的配置中相同。因此，在其中兩個(gè)偏振狀態(tài)都 被成像的非立體應(yīng)用中，光源的亮度被有效地加倍。然而，在需要立體成像的情況下，在時(shí) 間上的一個(gè)特定時(shí)刻僅利用單個(gè)光源，從而使得有效亮度保持與圖5B的布置相同。圖9A和9B分別示出將來自四個(gè)固態(tài)光陣列44的激光組合使其集中在較小的區(qū) 域內(nèi)的照明組合器42的實(shí)施例的側(cè)視圖和正交視圖。光重定向棱鏡30具有輸入面32，其 接受以發(fā)射方向Dl從陣列44發(fā)射的光。光被重定向到輸出方向D2，所述輸出方向D2與發(fā) 射方向Dl基本上正交。光重定向棱鏡30具有重定向表面36，重定向表面36具有光重定向 小面38。光重定向小面38相對(duì)于發(fā)射方向Dl成一斜角，并且向從激光器26發(fā)射的光提供 全內(nèi)反射(TIR)。當(dāng)如圖9A和9B那樣交錯(cuò)時(shí)，這些特征有助于使該照明的光路徑變窄，從 而提供更窄的光束。如圖9B所示，光陣列44具有在長度方向L上延伸的多個(gè)激光器26。 重定向表面36上的光重定向小面38和其他小面也在方向L上延伸。許多種變形是可能的。例如，圖10的橫截面?zhèn)纫晥D示出可替換的實(shí)施例，在該可 替換的實(shí)施例中光重定向棱鏡30的光定向小面38被縮放以一次重定向來自多行激光器26 的光。入射面32相對(duì)于發(fā)射方向Dl可以是不垂直的，從而允許光陣列44的布置的一定偏 移并且需要將光重定向棱鏡30的折射率η考慮進(jìn)去。圖11的示意性框圖示出在使用交替偏振狀態(tài)的實(shí)施例中如何可以利用多個(gè)光重 定向棱鏡30來提供增大的亮度。如此前參考圖7Α和7Β所描述的那樣，來自光陣列44a和 44b的交替照明通過偏振分束器62，將具有正交偏振狀態(tài)的光引導(dǎo)到空間光調(diào)制器60以提 供立體圖像。圖12的橫截面?zhèn)纫晥D示出照明組合器42中的光重定向棱鏡30的另一個(gè)實(shí)施例，其針對(duì)使用固態(tài)陣列提供比圖9A到圖10所示出的實(shí)施例甚至更緊湊的照明布置。在該實(shí) 施例中，光重定向棱鏡具有兩個(gè)重定向表面36，這兩個(gè)重定向表面36接受來自彼此面對(duì)且 具有相反的發(fā)射方向D1和D1’的陣列44的光。每個(gè)重定向表面36具有兩種類型的小面 光重定向小面38和與來自相應(yīng)的陣列44的入射光垂直的入射小面28。這使得通過使來自 抗反射涂敷面的少量剩余光向后反射回到每個(gè)激光器中實(shí)現(xiàn)了各激光器模塊與光重定向 棱鏡30的更容易的對(duì)準(zhǔn)。這樣的向后反射可以用作創(chuàng)建細(xì)微外部腔的裝置，其會(huì)導(dǎo)致激光 器中的模式不穩(wěn)定。盡管這樣的模式跳躍在典型應(yīng)用下可能被認(rèn)為是噪聲，但是該噪聲可 以通過進(jìn)一步減小激光相干性(以及激光器間的相干性)、從而減少圖像平面處的視覺斑 點(diǎn)來增加投影值。此外，利用這樣的雙側(cè)方法，激光器模塊與來自彼此相鄰的不同模塊的光 交錯(cuò)，從而在光被進(jìn)一步光學(xué)積分到光學(xué)系統(tǒng)中時(shí)提供進(jìn)一步空間混合的源。這同樣有助 于減少可能的斑點(diǎn)并且提高系統(tǒng)均勻性。盡管可以看出，棱鏡30對(duì)于激光器44的該定向是優(yōu)選的，但是相對(duì)于輸入面或輸 出面的垂直入射光對(duì)于組合照明源來說并不是必需的。然而，必需的是，在(一個(gè)或多個(gè)) 表面34處離開棱鏡30的重定向光束基本上彼此平行。實(shí)現(xiàn)這一目的需要仔細(xì)考慮多個(gè)因 素。這些因素包括每側(cè)的激光器44到每側(cè)的輸入小面的入射角的組合(因?yàn)檫@些角度可 能是不同的)以及基于材料的折射率的棱鏡中的折射。此外，必須考慮來自每側(cè)的光重定 向小面38的反射(同樣，在每側(cè)上這些可能是不同的)，并且其與棱鏡的折射的組合必須協(xié) 作以使得從(一個(gè)或多個(gè))出射面的輸出光束是平行的。圖14的示意性框圖示出在每個(gè)顏色通道中使用光重定向棱鏡30的投影儀裝置10 的實(shí)施例。每個(gè)光調(diào)制組件40r、40g和40b都具有一對(duì)光重定向棱鏡30，所述光重定向棱 鏡30具有與圖13所描述的偏振定向部件相似的布置。在每個(gè)光調(diào)制組件中，將來自一個(gè) 或另一個(gè)光重定向棱鏡30的偏振光通過偏振保持光導(dǎo)52引導(dǎo)到透鏡50以及通過偏振分 束器62引導(dǎo)到積分器51?？臻g光調(diào)制器60是數(shù)字微鏡或調(diào)制光的其它器件，其保持輸出 光相對(duì)于輸入光的正交定向的兩個(gè)正交定向。在所示出的被設(shè)計(jì)成使用微鏡器件的角度調(diào) 制的實(shí)施例中，薄膜涂敷表面68被處理成根據(jù)入射光的入射角來反射或透射入射光，從而 使得經(jīng)過調(diào)制的光被引導(dǎo)到二向色組合器82。二向色組合器82具有二向色表面84的布 置，其根據(jù)波長選擇性地反射或透射光，從而將來自每個(gè)光調(diào)制組件40r、40g和40b的經(jīng)過 調(diào)制的光通過投影光學(xué)器件70組合到單個(gè)光路上。圖15的示意性框圖示出類似于圖14的實(shí)施例的實(shí)施例中的投影儀裝置10的可 替換實(shí)施例，但是其沒有光導(dǎo)52。該實(shí)施例可以是有利的，因?yàn)楣鈱?dǎo)52易于使透射光的偏 振劣化。對(duì)于這樣的實(shí)施例，因?yàn)橐３制駹顟B(tài)，所以小透鏡陣列將提供均勻化照明的優(yōu) 點(diǎn)。然而，這種類型的實(shí)施例不能享有光導(dǎo)52提供的優(yōu)點(diǎn)，諸如改進(jìn)的散熱。在任一個(gè)實(shí) 施例中，可以在近場(chǎng)條件下或在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下使用激光，其中提供光的預(yù)混合來降低可能的 斑點(diǎn)并且進(jìn)一步改進(jìn)進(jìn)入積分器51的均勻光學(xué)器件中的光的均勻性。通過微鏡或其它微機(jī)電器件來調(diào)制偏振光。大多數(shù)微機(jī)電結(jié)構(gòu)(MEMS)(諸如DLP 器件)使用通常由鋁形成的金屬反射器。在處理來自斜交角的光時(shí)，金屬鏡在反射時(shí)產(chǎn)生 非常小的相移。優(yōu)選的偏振定向具有與微鏡的鉸鏈樞軸傾斜成一條直線或者正交的偏振 軸，其中DLP器件保持反射之后的偏振狀態(tài)，如圖15所示。軸A(見圖16)指示DLP微鏡的 鉸鏈樞軸線。然而，相對(duì)于微鏡的平面沿著其它軸定向的偏振狀態(tài)可以用于剩余偏振的最小化效應(yīng)。本發(fā)明允許本文所描述的示例性實(shí)施例的多個(gè)變形。例如，多種偏振激光光源可 以用作VECSEL和其它激光器陣列的代替物。光重定向棱鏡30可以由多種高透射性材料 制成。對(duì)于低功率應(yīng)用來說，可以選擇塑膠，其中使用對(duì)該部件導(dǎo)致非常小的應(yīng)力的模制 處理。類似地，期望使材料被選定為使得它們導(dǎo)致最小的應(yīng)力或者熱致雙折射。諸如來自 Zeon Chemicals的Zeonex或丙烯酸之類的塑膠是這樣的材料的示例。在光重定向棱鏡30 用于基于偏振的光學(xué)系統(tǒng)中的情況下，這尤其重要。對(duì)于更高功率的應(yīng)用，諸如其中需要多個(gè)高功率激光器的數(shù)字電影，塑膠與光重 定向棱鏡30 —起使用并不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)閬碜陨踔列〉燃?jí)的光學(xué)吸收的熱積累都會(huì)最終損壞 該材料并且使透射劣化。在這種情況下，玻璃是優(yōu)選的。同樣，對(duì)于基于偏振的投影儀來 說，應(yīng)力雙折射也會(huì)是問題。在這種情況下，可以使用具有低雙折射應(yīng)力系數(shù)的玻璃，諸如 SF57。另一種選擇是使用非常低吸收的光學(xué)玻璃，諸如熔融硅石，以防止加熱材料并且 因此防止發(fā)生雙折射。這些類型的材料可能并不有助于產(chǎn)生模制玻璃部件，因此需要傳統(tǒng) 的拋光以及/或者多個(gè)零件的組件以組成完整的棱鏡。在需要模制的情況下，優(yōu)選進(jìn)行緩 慢的模制過程，并且需要退火以減小任何固有的應(yīng)力?？赡苄枰蛘弑匦韪蓛舻钠衿鱽?移除可能是由于任何剩余的雙折射而產(chǎn)生的任何旋轉(zhuǎn)的偏振狀態(tài)。這主要是對(duì)效率、部件 成本和所需的偏振純度之間的折衷。本發(fā)明的實(shí)施例可以用于修整光源的縱橫比，以使得它適合于所使用的空間光調(diào) 制器的縱橫比。關(guān)于覆蓋板密閉封裝，需要對(duì)當(dāng)前的DLP封裝進(jìn)行修改。當(dāng)前的封裝被設(shè)計(jì)成提 供環(huán)境密封以及無缺陷表面以防止散射影響圖像質(zhì)量。因此，激光焊接和熱熔融窗口到機(jī) 械框架中的過程將顯著的且不一致的雙折射引入到每個(gè)封裝中。在樣本器件上已觀察到超 過3nm的延遲變化。這將負(fù)面地影響該器件外的偏振狀態(tài)的保持。因此，新的窗口封裝將 是必需的，以便適當(dāng)?shù)厥褂肈LP器件和偏振光?？梢酝ㄟ^利用具有低系數(shù)應(yīng)力或熱致雙折 射的玻璃(諸如SF57)來改進(jìn)封裝?？商鎿Q的方法是提供窗口到窗口框架的無應(yīng)力安裝， 例如使用RTV來將窗口接合在適當(dāng)?shù)奈恢锰帯＿M(jìn)一步隔離以使得窗口框架的機(jī)械元件相對(duì) 于窗口為剛性、但是相對(duì)于芯片框架的接合表面為撓性也是有利的。同樣，該方法反之亦 可。此外，如果以小心控制的芯片操作溫度來執(zhí)行以便避免來自操作和封裝溫度差的應(yīng)力， 則用于將窗口接合到框架并且將框架接合到芯片托架的過程將是有益的。本發(fā)明的實(shí)施例可以與不同尺寸的光導(dǎo)52 —起使用，從而允許光導(dǎo)不僅具有撓 性，而且還被成形為具有與調(diào)制器的縱橫比基本上相同的縱橫比。對(duì)于數(shù)字電影來說，該比 將近似于1.9 1?？商鎿Q的實(shí)施例可使用方芯纖維。類似地，可以利用圓芯光波導(dǎo)，諸如 常見的多模光纖。盡管示出了用于多個(gè)實(shí)施例的照明組合器42和積分器51之間的光波導(dǎo)，但是眾 所周知，將照明源從投影光學(xué)引擎分離和中繼的其它方法也是可行的。如圖15所示的利用 常見透鏡的中繼是實(shí)現(xiàn)期望的熱和空間分離的一種方法。諸如DLP器件之類的大多數(shù)微電機(jī)結(jié)構(gòu)(MEMS)使用通常由鋁制成的金屬反射器。 在處理來自斜交角的光時(shí)，金屬鏡在反射時(shí)產(chǎn)生非常小的相移，其中平面偏振光從入射平面內(nèi)或者與其垂直的平面內(nèi)振動(dòng)偏離。優(yōu)選的偏振定向(其中DLP器件保持反射之后的偏 振狀態(tài))具有與微鏡74的鉸鏈樞軸傾斜成一條直線或者正交的偏振軸(其中偏振平面(s 或P)是在對(duì)該鏡的垂直入射處)，如圖16所示。軸A指示DLP微鏡的鉸鏈樞軸線。然而， 相對(duì)于微鏡的平面沿著其它軸定向的偏振狀態(tài)可以用于剩余偏振的最小化效應(yīng)。這樣的剩 余(residual)橢圓率導(dǎo)致兩個(gè)偏振狀態(tài)之間的串?dāng)_。偏振激光光源的使用為立體成像的投影提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)。此前討論的優(yōu)于傳統(tǒng) 照明源的效率增益允許投影儀更容易地遞送具有與傳統(tǒng)二維投影等值的亮度的圖像。已特別參考本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在 本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)變化和修改。例如，在激光器陣列在詳細(xì)的實(shí)施例中被描 述的情況下，也可以將其它固態(tài)發(fā)射部件用作代替物。還可以將支持透鏡添加到每個(gè)光路。 在本文所示出的光學(xué)組件中，可以顛倒均勻化或光積分和中繼的順序，而不會(huì)有顯著的效
果差異。
因此，提供了一種使用偏振照明來增強(qiáng)亮度或立體·〔字電影投影的裝置和方法,
部件列表
10投影儀裝置
12光源
14棱鏡組件
16位置
18光學(xué)器件
20、20r、20g、20b空間光調(diào)制器
26激光器
28入射小面
30光重定向棱鏡(投影透鏡-圖1)
32入射面
34表面
36重定向表面
38光重定向小面
40r、40g、40b光調(diào)制組件
42照明組合器
44、44’、44a、44b固態(tài)光陣列
46反射鏡
50透鏡
51積分器
52光導(dǎo)
54透鏡
56邏輯控制器
58偏振眼鏡
60空間光調(diào)制器
62偏振分束器
64半波片68膜涂敷表面70投影光學(xué)器件74微鏡76、78偏振器80顯示表面82二向色組合器84二向色表面A.軸A1光源A2調(diào)制器D1、D1，發(fā)射方向D2輸出方向L長度方向6 1輸出角0 2接受角
權(quán)利要求
一種數(shù)字圖像投影儀，包括第一偏振光源；第二偏振光源，其偏振狀態(tài)與所述第一偏振光源正交；偏振分束器，其被設(shè)置成沿著共同的照明軸引導(dǎo)具有所述第一或第二偏振的光；MEMS空間光調(diào)制器；以及投影光學(xué)器件，其用于遞送來自所述MEMS空間光調(diào)制器的成像光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像投影儀，其中所述第一或第二偏振光源是垂直腔器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中所述空間光調(diào)制器是數(shù)字微鏡器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中所述投影光學(xué)器件遞送成像光以提供彩色圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中所述MEMS空間光調(diào)制器包括微鏡陣列，每個(gè) 微鏡均具有旋轉(zhuǎn)軸，并且其中入射到至少一個(gè)微鏡上的偏振光的偏振軸與該微鏡的旋轉(zhuǎn)軸 基本上正交或平行。
6.一種立體數(shù)字圖像投影儀，包括 照明系統(tǒng)，其包括第一和第二偏振光源，其中所述第一和第二偏振光源具有正交設(shè)置的偏振軸； 偏振分束器，其被設(shè)置成沿著共同的照明軸引導(dǎo)具有所述第一或第二偏振的光； 控制器系統(tǒng)，其交替地為所述第一和第二偏振光源供電以每次提供具有一種偏振的照明；MEMS空間光調(diào)制器；投影光學(xué)器件，其在來自所述MEMS空間光調(diào)制器的經(jīng)過調(diào)制的光的路徑中并且將所 述光引導(dǎo)到顯示表面上；以及濾光眼鏡，其用于選擇性地觀看在所述顯示表面上形成的立體圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的立體數(shù)字圖像投影儀，其中所述照明系統(tǒng)是第一照明系統(tǒng)， 其中所述偏振分束器是第一偏振分束器，其中共同的照明軸是第一共同照明軸，其中所述 MEMS空間光調(diào)制器是第一 MEMS空間光調(diào)制器，并且其中所述立體數(shù)字圖像投影儀還包括至少第二照明系統(tǒng)，其包括第三和第四偏振光源，其中所述第三和第四偏振光源具有正交設(shè)置的偏振軸； 第二偏振分束器，其被設(shè)置成沿著第二共同照明軸引導(dǎo)具有所述第三或第四偏振的 光；以及第二 MEMS空間光調(diào)制器；以及 其中所述投影光學(xué)器件提供彩色圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影裝置，其中所述MEMS空間光調(diào)制器包括反射性的金屬結(jié) 構(gòu)，并且其中入射到所述金屬結(jié)構(gòu)上的線偏振光的偏振平面基本上垂直于反射器的平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影裝置，其中所述MEMS空間光調(diào)制器包括反射結(jié)構(gòu)，并且 其中平面偏振光在所述反射結(jié)構(gòu)的入射平面或垂直平面中振動(dòng)。
10.一種用于數(shù)字圖像投影儀的照明裝置，所述照明裝置包括 a)第一偏振光源，其包括(i)兩個(gè)或更多固態(tài)激光器陣列，其在第一發(fā)射方向上提供具有第一偏振的光， 其中每個(gè)激光器包括在第一長度方向上延伸的多個(gè)激光器；以及(ii)第一光重定向棱鏡，其包括第一入射表面，其被設(shè)置成接收以所述第一發(fā)射方向入射的光； 第一重定向表面，其具有多個(gè)光重定向小面，每個(gè)光重定向小面在所述長度方向上延 伸并且被定向成相對(duì)于所述第一發(fā)射方向成斜角，其中所述斜角定向?yàn)槿肷涔馓峁┓瓷浔磔敵霰砻妫溆糜谔峁﹣碜运龉庵囟ㄏ蛐∶娴木哂械谝黄竦闹囟ㄏ虻墓?；b)第二偏振光源，其包括(i)兩個(gè)或更多固態(tài)激光器陣列，其被設(shè)置成在第二發(fā)射方向上提供具有第一偏振的光，其中每個(gè)激光器陣列包括在第二長度方向上延伸的多個(gè)激光器；(ii)偏振器，其用于調(diào)節(jié)來自所述第二偏振光源的光以提供具有與所述第一偏振正交 的第二偏振的光；以及(iii)第二光重定向棱鏡，其包括第二入射表面，其被設(shè)置成接收以所述第二發(fā)射方向入射的光； 第二重定向表面，其具有多個(gè)光重定向小面，每個(gè)光重定向小面在所述第二長度方向 上延伸并且被定向成相對(duì)于所述第二發(fā)射方向成斜角，其中所述斜角定向?yàn)槿肷涔馓峁┓?射表面；輸出表面，其用于提供來自所述光重定向小面的具有第二偏振的重定向的光；以及c)偏振分束器，其被設(shè)置成沿著共同的照明軸引導(dǎo)具有所述第一或第二偏振的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置，還包括光導(dǎo)，其被設(shè)置成接受沿著所述照明軸 被引導(dǎo)的光。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置，其中所述第一偏振光源還包括在所述第一長度 方向上延伸并且被設(shè)置成在與所述第一發(fā)射方向基本上相反的第三發(fā)射方向上提供具有 第一偏振的光的兩個(gè)或更多個(gè)額外的固態(tài)激光器陣列，其中所述第一光重定向棱鏡還包括 第三入射表面，其被設(shè)置成接收以所述第三發(fā)射方向入射的光。
13.一種彩色投影裝置，包括用于數(shù)字圖像投影儀的兩個(gè)或更多光調(diào)制組件，每個(gè)光調(diào)制組件提供預(yù)定波長帶的光 并且包括(i)第一偏振光源，其包括兩個(gè)或更多固態(tài)激光器陣列，其被設(shè)置成在第一發(fā)射方向上提供具有第一偏振的光， 其中每個(gè)激光器陣列包括在第一長度方向上延伸的多個(gè)激光器；以及 第一光重定向棱鏡，其包括第一入射表面，其被設(shè)置成接收以所述第一發(fā)射方向入射的光； 第一重定向表面，其具有多個(gè)光重定向小面，每個(gè)光重定向小面在所述長度方向上延 伸并且被定向成相對(duì)于所述第一發(fā)射方向成斜角，其中所述斜角定向?yàn)槿肷涔馓峁┓瓷浔磔敵霰砻妫溆糜谔峁﹣碜运龉庵囟ㄏ蛐∶娴木哂械谝黄竦闹囟ㄏ虻墓猓?ii)第二偏振光源，其包括兩個(gè)或更多固態(tài)激光器陣列，其被設(shè)置成在第二發(fā)射方向上提供具有第一偏振的光，其中每個(gè)激光器陣列包括在第二長度方向上延伸的多個(gè)激光器；偏振器，其用于調(diào)節(jié)來自所述第二偏振光源的光以提供具有與所述第一偏振正交的第 二偏振的光；以及第二光重定向棱鏡，其包括第二入射表面，其被設(shè)置成接收以所述第二發(fā)射方向入射的光；第二重定向表面，其具有多個(gè)光重定向小面，每個(gè)光重定向小面在所述第二長度方向 上延伸并且被定向成相對(duì)于所述第二發(fā)射方向成斜角，其中所述斜角定向?yàn)槿肷涔馓峁┓?射表面；輸出表面，其用于提供來自所述光重定向小面的具有第二偏振的重定向的光；(iii)偏振分束器，其被設(shè)置成沿著共同的照明軸引導(dǎo)具有所述第一或第二偏振的光 作為照明；(iv)空間光調(diào)制器，其設(shè)置成接受照明并且提供經(jīng)過調(diào)制的光輸出；色彩組合器，其被設(shè)置成接受來自兩個(gè)或更多光調(diào)制組件中的每一個(gè)的經(jīng)過調(diào)制的光 輸出并且將所述經(jīng)過調(diào)制的光引導(dǎo)到輸出軸上；以及投影透鏡，其被設(shè)置成朝向顯示表面引導(dǎo)所述經(jīng)過調(diào)制的光。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的彩色投影裝置，還包括光導(dǎo)，其被設(shè)置成將來自所述共同 的照明軸的光導(dǎo)引朝向所述空間光調(diào)制器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的彩色投影裝置，其中所述波導(dǎo)元件與所述空間光調(diào)制器的 比例基本上相匹配。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的彩色投影裝置，其中所述波導(dǎo)元件大體是所述空間光調(diào)制 器的比例的一半。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的彩色投影裝置，其中所述波導(dǎo)元件基本上保持入射照明光 的偏振特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的彩色投影裝置，其中所述空間光調(diào)制器是數(shù)字微鏡器件。
全文摘要
一種數(shù)字圖像投影儀包括第一偏振光源；第二偏振光源，其偏振狀態(tài)與所述第一偏振光源正交；偏振分束器，其被設(shè)置成沿著共同的照明軸引導(dǎo)具有所述第一或第二偏振的光；MEMS空間光調(diào)制器；以及投影光學(xué)器件，其用于遞送來自所述MEMS空間光調(diào)制器的成像光。
文檔編號(hào)G02B27/26GK101878655SQ200880118398
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者B·D·席渥斯坦, R·P·柯瑞 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司