專利名稱：圖象投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)投影裝置，它包括一個(gè)輻射光源，一個(gè)至少有一個(gè)圖象顯示板的圖象顯示系統(tǒng)，用以顯示被顯示的圖象并且在從輻射光源發(fā)出的光束的偏振方向上根據(jù)圖象信息進(jìn)行調(diào)制，一個(gè)投影透鏡組，用于把圖象顯示系統(tǒng)產(chǎn)生的圖象投影到投影板上，一個(gè)偏振敏感光束分離器，安排在從光源來(lái)的光束的路徑中，以產(chǎn)生兩個(gè)互相垂直偏振的分光束，每個(gè)分光束與圖象信息調(diào)制。
該想象的圖象投影裝置應(yīng)該從非常概括的意義上理解，它包括一個(gè)裝置，例如用于顯示視頻圖象，圖形圖象，數(shù)字信息或它們的組合。該圖象可以非彩色和彩色圖象兩種。在后者的情況下，該顯示系統(tǒng)可以有三個(gè)色彩信道，如用于基色紅、綠和藍(lán)，每個(gè)信道包括一個(gè)顯示板。
用于彩色圖象的這樣的圖象投影裝置在美國(guó)4127322號(hào)專利中公開(kāi)了?，F(xiàn)有技術(shù)裝置的顯示板是反射式的光擋板，它具有動(dòng)態(tài)的或圖象產(chǎn)生單元，即所謂向列型的液晶材料層。這個(gè)層根據(jù)該圖象信息局部地改變一個(gè)相關(guān)光束的偏振方向。因此該光束必須是線性偏振的，為此在從光源發(fā)出的光束的路徑中安排一個(gè)偏振敏感光束分離器。這個(gè)光束分離器將光束分離為兩個(gè)互相垂直偏振的分光束。只有其中的一個(gè)光束傳送到顯示系統(tǒng)，使得約一半輻射光源的光到達(dá)這個(gè)顯示系統(tǒng)。
為了更有效地利用從光源來(lái)的光，美國(guó)4127322號(hào)專利建議使用第二個(gè)顯示系統(tǒng)。其中第一個(gè)顯示系統(tǒng)顯示以第一方向偏振的分光束，而第二個(gè)顯示系統(tǒng)顯示以第二方向偏振的分光束。在通過(guò)顯示系統(tǒng)調(diào)制以后，該光束由相同的偏振敏感光束分離器進(jìn)行組合，它還根據(jù)偏振方向進(jìn)行分離。因此，原則上，從輻射光源來(lái)的100%的光用于該圖象投影。
在美國(guó)4127322號(hào)專利公開(kāi)的裝置中，顯示擋板的數(shù)目是最普通裝置中顯示擋板數(shù)目的兩倍。此外，每個(gè)顯示擋板構(gòu)成復(fù)合的、相當(dāng)大和昂貴系統(tǒng)的一部分。在這個(gè)系統(tǒng)中，由陰極射線管產(chǎn)生一個(gè)圖象。從這個(gè)陰極射線管發(fā)射的光束入射到光導(dǎo)層，在其中根據(jù)該陰極射線管的圖象產(chǎn)生一電荷分布圖。結(jié)果，也根據(jù)陰極射線管的圖象形成一個(gè)電場(chǎng)，該電場(chǎng)置于光導(dǎo)層和第二個(gè)、對(duì)面的電極之間的液晶材料層。該變化的電場(chǎng)在液晶材料層中產(chǎn)生一個(gè)雙折射偏差，然后投影光束偏振方向偏移的局部差別入射到這個(gè)層。為使能適當(dāng)?shù)毓ぷ?，這個(gè)系統(tǒng)必須提供許多附加層。美國(guó)4127322號(hào)專利公開(kāi)的裝置預(yù)期供專業(yè)使用，由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、體積和成本價(jià)格是不太適于消費(fèi)者。
更適合于消費(fèi)者及其他人應(yīng)用的是在兩個(gè)電極之間具有液晶材料的所謂矩陣控制的顯示板。在無(wú)源控制的顯示板的情況下，兩個(gè)電極分布成行和列，而在有源控制的顯示板的情況下，在一個(gè)電極上提供一個(gè)電子驅(qū)動(dòng)電路矩陣。在這兩種情況下，該顯示板由電極矩陣分為大量的圖象單元。電極矩陣由電信號(hào)例如視頻信號(hào)控制。包括這種類型的顯示板的圖象投影裝置是不太復(fù)雜的、便宜的，而且體積比美國(guó)4127322號(hào)專利公開(kāi)的裝置體積小。但是，由于顯示板的結(jié)構(gòu)，有用的光通量小。例如，在有源控制顯示板的情況下，從光源來(lái)的光大約只有10%經(jīng)過(guò)該顯示板透射到投影透視系統(tǒng)。
作為目標(biāo)，本發(fā)明必須提供在圖象投影裝置中極有效的利用可用光的裝置，該裝置具有矩陣控制的顯示板、而該裝置不需要極復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的裝置的特征在于兩個(gè)分光束是入射在相同的顯示系統(tǒng)。
該圖象顯示系統(tǒng)可以是單色的系統(tǒng)，而且只包括一個(gè)圖象顯示板，但它也可以是另一種可變圖案的彩色顯示系統(tǒng)。
在根據(jù)本發(fā)明的圖象投影裝置中，同一顯示板調(diào)制投影光的兩個(gè)偏振方向，所以在原則上是所有的可用光，以便最佳地進(jìn)行使用這光，而不需要附加的圖象顯示板。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的最簡(jiǎn)單的實(shí)施例，其特征在于它只包括一個(gè)偏振敏感光束分離器，用于產(chǎn)生兩個(gè)分光束，和由圖象顯示系統(tǒng)調(diào)制之后組合這兩個(gè)分光束，和至少兩個(gè)反射鏡，它們都包括在這兩個(gè)分光束的輻射路徑中，用于將從光束分離器發(fā)射的分光束經(jīng)圖象顯示系統(tǒng)在新導(dǎo)向該光束分離器。
在這個(gè)裝置中，光元件的數(shù)目最少。
這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例特征還在于該圖象顯示板是輻射一透射的，分光束是基本上垂直地入射在這些板上。
這個(gè)入射直角有助于滿足彩色圖象投影裝置中不同彩色部分分光束的路徑長(zhǎng)度盡可能相等的要求，并防止液晶顯示板的任何角度相關(guān)性影響投影圖象的質(zhì)量。
另一種情況，這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例可有特征顯示板是反射式的。因而例如該分光束可以一個(gè)銳角入射在這些板上。
根據(jù)本發(fā)明的圖象投影裝置的另一個(gè)實(shí)施例，該裝置具有輻射一透射圖象顯示系統(tǒng)，其中第一偏振敏感光束分離器將輻射光源來(lái)的光束分離為兩個(gè)相互垂直偏振的分光束，其特征在于一個(gè)第二偏振敏感光束分離器，用于將已調(diào)制的各光束組合起來(lái)，一個(gè)第三偏振敏感光束分離器和多個(gè)反射鏡，第一分光束的第一和第二光束分離器之間的輻射路徑包括從第一和第二反射鏡的反射，和從第三光束分離器通過(guò)該顯示系統(tǒng)的反射，以及從第三反射鏡的反射，而上述第二分光束的輻射路徑包括通過(guò)該圖象顯示系統(tǒng)及第三光束分離器和從第四及第五反射鏡的反射。
這個(gè)實(shí)施例具有這樣的優(yōu)點(diǎn)不同的反射鏡只需要反射一個(gè)偏振方向的光束，因而這些反射鏡對(duì)相關(guān)偏振方向來(lái)說(shuō)其反射功率是最佳的。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)特性，第一分光束的路徑部分與第二分光束的路徑部分不重合，安裝了偏振敏感吸收濾色鏡，阻擋光的偏振方向與第一分光束的偏振方向不同。
這就能增加分光束的偏振度數(shù)。偏振度數(shù)是需要的偏振方向的光與該光束中光的總數(shù)的商數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的圖象投影裝置的一個(gè)實(shí)施例，該裝置對(duì)實(shí)際應(yīng)用是很重要的，其特征在于該圖象顯示系統(tǒng)是一個(gè)彩色圖象顯示系統(tǒng)，包括彩色選擇單元和復(fù)合液晶顯示板，顯示板的圖象單元分成組，相應(yīng)于彩色選擇單元加到相關(guān)圖象組單元的彩色每組產(chǎn)生一個(gè)給定彩色的子圖象。
這個(gè)彩色圖象顯示系統(tǒng)可具有的特征是彩色選擇單元是由多個(gè)彩色選擇光束分離器構(gòu)成的，用于將分光束分離為不同彩色的三個(gè)單色部分分光束;和將與單色圖象信息調(diào)制的部分分光束組合起來(lái)以形成一個(gè)彩色圖象信息調(diào)制的分光束;以及在每個(gè)部分分光束的路徑中裝有一個(gè)單獨(dú)的圖象顯示板，其收集圖象單元構(gòu)成上述圖象單元的一個(gè)組。
另一種情況，這個(gè)實(shí)施例可以具有的特征是彩色圖象顯示系統(tǒng)具有一個(gè)圖象顯示板，其圖象單元分為組，每個(gè)組產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定彩色的分光束;每個(gè)圖象單元裝有一個(gè)濾色鏡，它只傳送給定彩色的光，該彩色相應(yīng)于由該組產(chǎn)生的分光束的色彩，該組是相關(guān)圖象單元所屬的組。
另一種特性的實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)是該彩色圖象投影裝置包括最少的光元件而且是非常緊湊的。
上面闡述的愿望是提供一個(gè)圖象投影裝置，在該裝置中可用光盡可能有效地利用，而且盡可能簡(jiǎn)單且便宜，如果這個(gè)裝置具有另外的特征偏振敏感光束分離器是由兩個(gè)透明單元組構(gòu)成的，則該裝置可在更大程度上是滿意的，兩個(gè)透明單元具有相同的單個(gè)折射率，它們的兩個(gè)表面相對(duì)，在其表面之間提供面向液晶材料的層，其中一個(gè)折射率等于上述單元的折射率，而另一個(gè)折射率小于上述單元的折射率。
這個(gè)光束分離器比其他偏振敏感光束分離器便宜，而且在相當(dāng)大的波長(zhǎng)范圍和大入射角的范圍內(nèi)提供一個(gè)適當(dāng)?shù)钠穹蛛x。
現(xiàn)在通過(guò)例子結(jié)合附圖更詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明。其中

圖1a和1b說(shuō)明具有一個(gè)圖象顯示板與輻射路徑的該裝置的實(shí)施例，分別為無(wú)旋光板和有旋光板。
圖2a和2b說(shuō)明具有三個(gè)偏振敏感光束分離器與輻射路徑的該裝置的實(shí)施例，分別為無(wú)旋光和有旋光板。
圖3說(shuō)明具有一個(gè)反射圖象顯示板的裝置的第一實(shí)施例，圖4說(shuō)明具有兩個(gè)物鏡的投影裝置的實(shí)施例，
圖5a和5b說(shuō)明在一個(gè)方向減少了尺過(guò)的投影裝置的實(shí)施例，圖6說(shuō)明具有透射圖象顯示板的彩色圖象投影裝置的第一個(gè)實(shí)施例，圖7a和7b說(shuō)明具有透射圖象顯示板的彩色圖象投影裝置的第二個(gè)實(shí)施例，圖8a和8b說(shuō)明具有三個(gè)光源的彩色圖象投影裝置的實(shí)施例，圖9說(shuō)明兩個(gè)不同偏振光束入射在顯示板同一側(cè)的投影裝置的實(shí)施例，圖10說(shuō)明偏振敏感光束分離器的第一實(shí)施例，該分離器最適用于投影裝置中，和圖11說(shuō)明這種光束分離器的第二實(shí)施例，圖12說(shuō)明具有一個(gè)光源的彩色圖象投影裝置的一個(gè)實(shí)施例，圖13和14說(shuō)明具有三個(gè)分開(kāi)的投影物鏡的彩色圖象投影裝置的實(shí)施例，以及圖15說(shuō)明投影裝置的第二實(shí)施例，其中兩個(gè)不同偏振的光束入射在顯示板的同一側(cè)。
在這些圖中，相應(yīng)的單元給以相同的標(biāo)號(hào)。
在圖1a中，標(biāo)號(hào)1表示發(fā)射光束b的光源。該光束包括具有互相垂直偏振方向的兩個(gè)光束分量。在這光束中只表示主光線，目的是表示兩個(gè)不同偏振分量，該光束被分離為兩條光線。在實(shí)際上，這些光線是重合的。光束b入射在偏振敏感光束分離器2，例如是由兩個(gè)透明的三棱鏡p3和4構(gòu)成的，在它們之間有一個(gè)偏振分離層5。分離層5反射其偏振方向與入射平面平行的光束分量，所謂p分量并透其偏振方向橫向著入射平面的分量，所謂s分量。入射平面是由入射光線和層5的法線構(gòu)成的。反射的分量以分光束b1表示，它通過(guò)反射鏡6被引向顯示板10。
這個(gè)板有液晶材料層17，例如向列型的液晶材料層，封裝在兩個(gè)透明的，如玻璃板11和12之間。每一塊板可以含有透明的控制電極13和14，電極可分為很多行和列，這樣在顯示板上確定了很多的圖象單元。因而不同的圖象單元可由驅(qū)動(dòng)，如在圖中所示的，端子15和16表示的矩陣電極來(lái)控制。因此，可以在液晶材料17的需要位置加上一電場(chǎng)。這種電場(chǎng)使材料17的有效折射率變化，使得通過(guò)一個(gè)給定圖象單元的光受到或不受偏振方向旋轉(zhuǎn)的作用，這是根據(jù)在相關(guān)圖象單元的區(qū)域內(nèi)局部電場(chǎng)是否存在而定。
不用這種通常稱為無(wú)源控制圖象顯示板，可另外使用有源控制板。在后一種圖象顯示板中，提供一種具有一個(gè)電極的基片板，而另一板裝有半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電極。這樣每個(gè)圖象單元都由它自己的有源控制單元例如薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)。
兩種類型的直接驅(qū)動(dòng)圖象顯示板都如在歐洲專利申請(qǐng)0266184號(hào)中敘述了。
通過(guò)該圖象顯示板10的分光束b1由第二反射鏡7引導(dǎo)到偏振敏感光束分離器2。圖1a表示顯示板已加電的情況，就是說(shuō)分光束b1的偏振方向不改變。分光束b1入射在偏振敏感光束分離器2上，具有p偏振方向，然后向投影物鏡系統(tǒng)20反射，該系統(tǒng)以單個(gè)物鏡單元表示。這個(gè)物鏡系統(tǒng)形成在投影板30上的放大的顯示板的放大圖象，這個(gè)板與物鏡系統(tǒng)20之間的光路徑是相當(dāng)長(zhǎng)的。為了限定該裝置的尺寸，借助附加的反射鏡，物鏡20與板30之間的路徑可折疊。
圖16表示顯示板10不加電的情況，使得入射分光束b1的偏振方向偏移90°，這個(gè)光束離開(kāi)顯示板成為s偏振光束。然后這個(gè)光束通過(guò)光束分離器透射到輻射光源1而達(dá)不到投影板30。
根據(jù)本發(fā)明，分光束b2以雙箭頭表示，這個(gè)分光束具有s偏振，在該光束中以小圓圈表示，經(jīng)過(guò)反射鏡7這個(gè)分光束被引導(dǎo)到圖象顯示板。在通過(guò)顯示板10之后，分光束b2的偏振方向或者保持恒定或者已旋轉(zhuǎn)90°，這取決于顯示板是否加電。在分光束b2已由反射鏡6反射之后，它被光束分離器2反射到輻射光源1，或透射到投影物鏡系統(tǒng)20。
光束分離器2不僅提供兩個(gè)分光束的形成，而且還保證在用圖象顯示板調(diào)制之后，這些分光束又組合為一個(gè)光束b′。此外，偏振敏感光束分離器2保證分光束的偏振調(diào)制變換為這些分光束的亮度變化。在這個(gè)實(shí)施例和還要敘述的其它實(shí)施例中，這個(gè)光束分離器也代替偏光鏡和檢偏振鏡，在更普通的裝置中，它們是分別放置在圖象顯示板之前或后面。由于光束分離器2的多種不同的功能，在1a和1b表示的實(shí)施例中單元的數(shù)目可限制到最少。
很明顯，利用在圖1a和1b中表示的裝置投影圖象時(shí)，兩個(gè)分光束的偏振方向總得講是不旋轉(zhuǎn)的。只有從不加電的圖象單元發(fā)出的那些分光束部分將受到這個(gè)偏振旋轉(zhuǎn)的作用。
在所敘述的實(shí)施例中，不加電場(chǎng)的圖象單元在投影板30上以黑色單元表示。另一種可能是以這樣的方法給圖象加電，也就是說(shuō)在它上面加上這樣的場(chǎng)強(qiáng)，入射線性偏振光的偏振方向不旋轉(zhuǎn)90°，但是這個(gè)線性偏振光變換為橢圓偏振光。這個(gè)光由偏振敏感光束分離器2分離為p和s分量，p分量被反射到投影板而s分量被透射到光源。因而相關(guān)光束單元在投影板上不是以黑的或白的單元表示，而是作為灰的單元，灰色陰影是可調(diào)整的。
如果是使用圖象顯示板，在加電狀態(tài)時(shí)圖象單元旋轉(zhuǎn)偏振方向，而在不加電狀態(tài)時(shí)不旋轉(zhuǎn)偏振方向，可以安排一個(gè)附加的液晶材料層與圖象顯示板10串聯(lián)，它將整個(gè)分光束的偏振方向轉(zhuǎn)90°，使得在投影板上的圖象和在具有圖象顯示板的裝置中形成的圖象有相同的偏光性，在加電狀態(tài)時(shí)該圖象顯示板的圖象單元不旋轉(zhuǎn)偏振方向。
如果在一個(gè)裝置中，在加電壓狀態(tài)時(shí)圖象單元不旋轉(zhuǎn)偏振方向，要使這些圖象單元在投影板上仍以黑色單元出現(xiàn)，例如，增加對(duì)比度或減小該裝置彩色的相關(guān)性，或者為了增加顯示板的轉(zhuǎn)換率，在圖1a和圖1b中以標(biāo)號(hào)31表示的附加偏振移動(dòng)裝置可選擇地使用。
不用液晶材料層，另一種可能是使用一個(gè)λ/2板或?qū)τ诜瓷滹@示板使用λ/4板作為附加的偏振旋轉(zhuǎn)器31。其中λ是投影光的波長(zhǎng)。這個(gè)偏振旋轉(zhuǎn)器也適合于在后面將要敘述的實(shí)施例中使用。
原則上，圖象顯示板10可裝在反射鏡6和7之間的任意位置，但是還可選擇裝在光束分離器2與反射鏡7之間或反射鏡6與光束分離器2之間。但是顯示板10最好是放在適當(dāng)位置以致于從光束分離板5到顯示板10的光路徑長(zhǎng)度對(duì)于兩個(gè)分光束是相同的，使得對(duì)于發(fā)散分光束來(lái)說(shuō)這些光束的橫截面在該板區(qū)域內(nèi)是相同的，而且對(duì)這兩光束來(lái)說(shuō)顯示板10和投影鏡之間的光路徑長(zhǎng)度是相等的。
圖2a和2b說(shuō)明圖象投影裝置的第二實(shí)施例，圖2a和2b分別表示對(duì)加電和不加電的圖象顯示板10的分光束b1和b2的輻射路徑。除了第一偏振敏感光束分離器2外，這個(gè)裝置包括第二偏振敏感光束分離器32，用于在這些分光束已由該板調(diào)制以后將分光束組合起來(lái)。此外，提供第三偏振敏感光束分離器36，用作偏振敏感反射鏡，例如該反射鏡反射p偏振光并透射s偏振光。該裝置還包括五個(gè)反射鏡21、22、23、24和25。
從光束分離器2發(fā)出的p偏振分光束b1由反射鏡21和22反射到偏振敏感光束分離器36，分離器36又將該分光束反射到顯示板10。偏振方向不旋轉(zhuǎn)的光束部分(圖2a)由光束分離器2反射到反射鏡23，反射鏡23將該光束部分反射到光束分離器32。最后的光束分離器將p偏振光束部分反射到投影物鏡系統(tǒng)20。偏振方向被旋轉(zhuǎn)并作為s偏振分量離開(kāi)顯示板10的分光束b1部分(圖2b)由光束分離器2透射到輻射光源1。
從光束分離器2發(fā)出的s偏振分光束b2首先通過(guò)顯示板10。偏振方向不旋轉(zhuǎn)的這個(gè)分光束部分(圖2a)通過(guò)第三光束分離器36，然后由反射鏡24和25反射到偏振敏感光束分離器32。這最后的光束分離器把上述分光束b2部分傳送到投影物鏡系統(tǒng)20。偏振方向確實(shí)被旋轉(zhuǎn)而且然后作為p偏振分量離開(kāi)顯示板10(圖2b)的分光束b2的部分以這個(gè)順序由反射鏡22與21和光束分離器2反射到輻射光源1。
由于s和p偏振分量的光路徑是空間分開(kāi)的，分光束的偏振度可以通過(guò)在這些分光束分開(kāi)路徑部分加入附加單元來(lái)增加，被阻擋的光具有不期望的偏振方向。實(shí)際上，由光束分離器2反射的p偏振光被s偏振光損傷比通過(guò)光束分離器2的s偏振光被p偏振光損傷更容易發(fā)生，吸收單元37和38只吸收s偏振的輻射，如圖2a所示，它們最好要排在光束分離器36與反射鏡22之間以及光束分離器2與反射鏡23之間。
此外，與圖1a和1b實(shí)施例中的各反射鏡相比，示于圖2a和2b實(shí)施例中的各反射鏡僅需要反射一個(gè)偏振方向。只有p偏振光入射在反射鏡21、22和23上，只有s偏振光反射在反射鏡24和25上。因此，這些反射鏡的反射功率可以是最佳的，也就是說(shuō)對(duì)所需要的偏振方向的反射功率可以最大，增加該裝置的光輸出。
本發(fā)明不僅適用于具有輻射-透射圖象顯示板的圖象投影裝置中，而且還適用于具有一個(gè)反射圖象顯示板型式的裝置中。這種顯示板由陰極射線管驅(qū)動(dòng)，在上述美國(guó)4127322號(hào)專利中公開(kāi)了，而直接驅(qū)動(dòng)反射圖象顯示板在美國(guó)423946號(hào)專利中公開(kāi)了。
圖3a和3b說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明具有一個(gè)反射圖象顯示板的圖象投影裝置的實(shí)施例。這個(gè)顯示板10也有一個(gè)液晶材料層17嵌在兩個(gè)基板11和18之間?；装?1是透明的，而基底板18是反射式的?？刂齐姌O集成在基底板18中?？刂菩盘?hào)如視頻信號(hào)加在基底板18背面的驅(qū)動(dòng)電極15和16。
除圖象顯示板10是反射式的而不是透明的之外，圖3a和3b裝置的結(jié)構(gòu)和工作方式大部分相應(yīng)于圖1a和1b裝置的結(jié)構(gòu)和工作方式。圖3a還表示圖象顯示板不影響偏振旋轉(zhuǎn)的情況以及分光束b1與b2已通過(guò)該路徑到和從該顯示板經(jīng)過(guò)光束分離器2和投影物鏡系統(tǒng)20到達(dá)投影板30的情況。在圖3b中，圖象顯示板旋轉(zhuǎn)分光束b1和b2的偏振方向，這些分光束經(jīng)過(guò)光束分離器2最終返回到輻射光源1。
為了使圖象顯示板正確工作，分光束b1和b2務(wù)必不要超過(guò)法線的角度入射在這顯示板上。為了限制入射角，圖象顯示板可安置在離光束分離器相當(dāng)遠(yuǎn)的位置上。借助于一方面在反射鏡6與顯示板之間和另一方面在這顯示板與反射鏡7之間的附加的反射鏡，也可以“折疊”輻射路徑，使得投影裝置的體積有限。
必須指出，圖3a和3b中僅僅包括理解本發(fā)明必須的那些單元。在圖3a和3b所示的裝置實(shí)際的實(shí)施例中，至少提供一個(gè)附加反射鏡以獲得兩個(gè)子圖象以相同方向互相疊加，即互相沒(méi)有鏡象倒置。
圖4說(shuō)明具有輻射-透射顯示板的圖象投影裝置的另一實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例與圖1a和1b中所示的實(shí)施例的差別是偏振敏感光束分離器2的結(jié)構(gòu)不同，這是由于輻射光源1和投影物鏡系統(tǒng)20的安排互相不同。在圖4的實(shí)施例中，顯示板10的兩側(cè)裝有額外單元，兩個(gè)附加透鏡26和27作為物鏡。這些透鏡減少分光束b1和b2的發(fā)散并提供在圖象投影裝置的有限體積內(nèi)，從光源1發(fā)出盡可能多的光被耦合到投影物鏡系統(tǒng)20的光孔。
圖5a和5b說(shuō)明圖象投影裝置的一個(gè)實(shí)施例，該裝置在一個(gè)方向的長(zhǎng)度是減少的尺寸，因?yàn)楣饴窂降囊徊糠窒虿煌较蜓由?。圖5a是該裝置的側(cè)面立視圖，即xz平面剖面圖，而圖5b是該裝置的yz平面剖面圖。與圖1a和1b中所示的裝置相比，圖5a和5b中所示的裝置有兩個(gè)反射鏡8和9以及兩個(gè)透鏡28和29作為附加單元。
從光源1發(fā)出的投影光束b由偏振敏感光束分離器2分為p偏振分光束b1和s偏振分光束b2。這些分光束分別入射在反射鏡8和9。這些反射鏡一方面在yz平面而另一方面在xz平面處于這樣的角度，使在大體上它們把分光束b1和b2反射到y(tǒng)方向。以后分光束b1和b2分別由各自的反射鏡6和7導(dǎo)向輻射-透射顯示板10。在已通過(guò)這個(gè)顯示板之后，分光束b1和分光束b2分別從相反的方向通過(guò)分光束b2和分光束b1分別已通過(guò)的相同路徑。根據(jù)這些光束的偏振方向是否已偏移，分光束b1和b2最后到達(dá)投影物鏡系統(tǒng)20或光源1。
透鏡28和29使得進(jìn)入圖象顯示板的分散的光束被變換為較少分散即會(huì)聚的光束，使得該裝置的光單元的體積為有限的。這些透鏡以“中繼”透鏡或中間透鏡表示。
如果投影彩色圖象，可能不用有一個(gè)顯示板的圖象顯示系統(tǒng)，而使用如有三個(gè)顯示板和多個(gè)彩色選擇光束分離器的復(fù)合圖象顯示系統(tǒng)。圖6表示這種復(fù)合圖象顯示系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，安裝在類似于圖1a和1b所示的圖象投影裝置的實(shí)施例中。
為了清楚起見(jiàn)，在圖中只表示分光束b1的輻射路徑。分光束b2以圖1a和1b所示的相類似的方法在相反的方向通過(guò)相同的輻射路徑。
從反射鏡6被反射以后，分光束b1入射在第一彩色選擇光束分離器44，例如分色鏡，可假設(shè)分色鏡透射紅光和反射藍(lán)光和綠光。紅光束b1，r由反射鏡48反射到第一顯示板41，反射鏡48可以是中性反射鏡或紅色反射鏡。在這個(gè)顯示板中產(chǎn)生紅色分光束，以便使光束b1，r與紅色信息進(jìn)行調(diào)制。由光束分離器44反射的光被第二彩色選擇光束分離器45分離為綠光束b1，g和藍(lán)光束b1，bg可假設(shè)分離器45反射綠光和透射藍(lán)光。這些光束入射在各自的顯示板42和43，在這兩顯示板中分別產(chǎn)生綠和藍(lán)子圖象。分光束b1，r和b1，g通過(guò)它們的圖象顯示板之后，借助于第三彩色選擇光束分離器46，又組合起來(lái)，該分離器透射紅光束并反射綠光束。從顯示板43發(fā)射的藍(lán)光束由反射鏡反射到第四彩色選擇光束分離器47，分離器47可以是或可以不是藍(lán)光反射鏡。上述最后的光束分離器透射藍(lán)光束和反射組合的紅-綠光束，使得所有的光又組合為一個(gè)光束。這光束由反射鏡7透射到偏振敏感光束分離器2，該分離器把顯示板中驅(qū)動(dòng)圖象單元發(fā)出的光反射到投影物鏡系統(tǒng)(未示出)并允許剩余的光通過(guò)到光源1。
當(dāng)然彩色選擇單元和圖象顯示板的順序可以與圖6所示的順序不同。
圖7a和7b表示根據(jù)本發(fā)明的彩色圖象投影裝置的一個(gè)緊湊的實(shí)施例，在該裝置中分光束的彩色分離是借助于兩個(gè)相交分色鏡，另一種表示為十字交叉分色鏡。圖7a是該裝置的透視圖，而圖7b是該裝置的示意平面圖。為了清楚起見(jiàn)在圖7a中只示出綠色部分分光束b1，g和b2，g的輻射路徑。
從光源1發(fā)出的投影光束b的p偏振分光束b1由偏振敏感光束分離器2的光束分離平面5反射到十字交叉分色鏡50的下部。這個(gè)十字交叉分色鏡是由兩個(gè)分色鏡51和52組成的，其中分色鏡52反射紅光和透射藍(lán)和綠光，而分色鏡51反射藍(lán)光和透射紅和綠光。因此，僅是分光束b1的綠色分量b1，g透射到反射鏡55。這個(gè)反射鏡將分量b1，g引導(dǎo)到顯示板42，綠色分光束在該顯示板中產(chǎn)生。與這個(gè)子圖象信息調(diào)制的分光束分量b1，g由反射鏡56反射并通過(guò)十字交叉分色鏡50的上部透射到偏振敏感光束分離器2。在分離平面5，根據(jù)分光束分量是否由顯示板42旋轉(zhuǎn)的情況，分光束分量b1，g被反射到投影物鏡系統(tǒng)20或透射到輻射光源1。
由分色鏡51反射的紅色光束分量b1，r和由分色鏡52反射的藍(lán)色光束分量b1，b通過(guò)類似綠色光束分量子系統(tǒng)的子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)分別包括反射鏡53與54，顯示板41，反射鏡57與58以及顯示板43，如圖7b平面圖所示。在由相關(guān)的圖象顯示板調(diào)制以后，由十字交叉分色鏡50將分光束分量b1，r與b1，b和分量b1，g組合起來(lái)。全部彩色圖象信息調(diào)制的分光束b1的偏振調(diào)制變換為亮度調(diào)制，然后由偏振敏感光束分離器2分光束b1經(jīng)物鏡系統(tǒng)20投影到圖中未示出的投影板。
由于十字交叉分色鏡51和52的彩色分離特性取決于入射光的偏振方向，在紅光路線中反射鏡53和54中的一個(gè)反射鏡最好是紅光反射鏡，而在綠光路線的反射鏡57和58中的一個(gè)反射鏡只反射藍(lán)光。而且在這種情況下，上述紅光和藍(lán)光反射鏡可以是分色鏡。
為了使圖7a和7b中所示的裝置設(shè)計(jì)緊湊，類似于圖4裝置中的物鏡26和27的兩個(gè)物鏡可以備置在每個(gè)圖象顯示板41，42和43的前后和后面。
在每個(gè)彩色路線中不用兩個(gè)透鏡，通過(guò)總共只用兩個(gè)透鏡，以類似的方法安置在該裝置中，如圖5b的中間透鏡28和29，也可以取得相同的目的，十字交叉分色鏡與單元41-43和53-58配置在圖5b的顯示板10的位置上。不是只用物鏡或中間透鏡，而僅是這種透鏡的組合在不同的實(shí)施例中可以選擇地使用。
很明顯，圖7a和7b中未示出的s偏振分光束b2可以通過(guò)與分光束b1相同的路徑，但是從相反的方向。
圖8a示意地并以平面圖表示一個(gè)彩色投影裝置，該裝置具有基色紅，綠和藍(lán)的三條彩色通道80，81和82，分開(kāi)的輻射源83、84和85以及設(shè)置于每條彩色通道中的分開(kāi)的偏振敏感光束分離器。
圖8b詳細(xì)地表示綠色通道。這條通道包括綠光的光源84。由這個(gè)光源產(chǎn)生的光束bg入射在偏振敏感光束分離棱鏡86。在分離層87，p偏振分光束bg，1被反射到第一反射鏡88，該反射鏡將分光束bg，1導(dǎo)向綠色子圖象的圖象顯示板。通過(guò)這顯示板之后，分光束bg，1入射在第二反射鏡89，該反射鏡將該分光束反射到偏振敏感光束分離器86，在該分離器偏振調(diào)制變換為亮度調(diào)制。
s偏振分光束bg，2從相反的方向通過(guò)與分光束bg，1相同的路徑。
彩色通道80和82的形狀與彩色通道81相同。從彩色通道發(fā)射的單色光束bg，br和bb例如由十字交叉分色鏡50組合為彩色的光束b，該光束由投影物鏡系統(tǒng)20投影到圖中未示出的一平板。
在圖8a和8b中所示的裝置中，綠色通道81的單元86，88和89以及在其他彩色通道80和82中相應(yīng)的單元對(duì)于相關(guān)的彩色可以是進(jìn)一步改善的。
圖8a和8b所示的裝置通過(guò)使用類似圖4中的物鏡26和27的物鏡或使用類似圖5b中的透鏡28和29的中間透鏡或這樣透鏡的組合，也可以成為緊湊的設(shè)計(jì)。
不用透視-顯示板，彩色通道可選擇包括反射板。則每個(gè)彩色通道例如可以是圖3中所示的形狀。
在每個(gè)彩色通道中不用分開(kāi)的光源，另一種可能是使用一個(gè)公共的光源。由這個(gè)光源產(chǎn)生的光束由彩色選擇裝置分離為各基本紅色，綠色和藍(lán)色的三個(gè)光束，然后被透射到紅，綠，和藍(lán)色通道。已實(shí)現(xiàn)的該裝備的一個(gè)實(shí)施例示意示于圖12。上述彩色選擇裝置可以由十字交叉分色鏡120構(gòu)成的。標(biāo)號(hào)80′，81′和82′表示紅，綠和藍(lán)通道，沒(méi)有輻射光源。一個(gè)彩色光束，例如bg，直接入射到有關(guān)的彩色通道，而其他彩色光束br和bb分別經(jīng)過(guò)附加的反射鏡121，122和123，124傳送到有關(guān)的通道80′和82′。
圖13示意地說(shuō)明該裝置的一個(gè)實(shí)施例，該裝置是以與圖8中所示的實(shí)施例相同的概念為基礎(chǔ)的，但是光束br，bg和bb由分開(kāi)的投影鏡131，132和133投影到屏幕30的，而不是先組合然后由一個(gè)投影鏡一起投影。在圖13的裝置中，通過(guò)傾斜圖象顯示板41，42，43或彩色通道80，81，82總體的相互關(guān)系，可以保證光束br，bg和bb在投影屏幕上精確地吻合。
使用三個(gè)投影物鏡系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)有關(guān)彩色光束的相對(duì)窄的波長(zhǎng)范圍，每個(gè)系統(tǒng)可以是最佳的，使得投影物鏡系統(tǒng)可以比三色光束投影的投影物鏡系統(tǒng)更簡(jiǎn)單且更便宜。
具有三個(gè)投影透鏡的投影裝置，如圖14中所示意地表示的那樣，可以另外選擇用一個(gè)輻射光源，而不用三個(gè)分開(kāi)的輻射光源。
在說(shuō)明圖12和13之后，圖14不需要進(jìn)一步解釋了。
本發(fā)明的構(gòu)思也適用于只使用一個(gè)顯示板的彩色圖象投影裝置中。該裝置可以是圖3a和圖3b所示的結(jié)構(gòu)，其中單色板10用復(fù)合的或粉色板代替。這個(gè)彩色板包括很多圖象單元，例如是單色板的圖象單元數(shù)目的三倍大。彩色板的圖象單元安排成三組，由這些組產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)色子圖象。每組圖象單元總是加到投影板上的圖象單元。然后，每個(gè)圖象單元前面是單個(gè)濾色鏡，它只透射相關(guān)圖象單元需要的彩色。
圖9表示類似圖2a和2b中所示裝置的圖象投影裝置的實(shí)施例，其中使用分開(kāi)的偏振敏感光束分離器90和96，一方面，光束分離器90將光束b分離為具有互相垂直偏振方向的兩個(gè)光束b1和b2，另一方面在由圖象顯示板10調(diào)制后光束分離器96把這些分光束組合起來(lái)。光束分離器96把分光束b1和b2的偏振調(diào)制變換為亮度調(diào)制。然后分光束b1和b2從相同的方向通過(guò)圖象顯示板。
從具有偏振分離板91的光束分離器90發(fā)出p和s偏振分光束b1和b2由它們相關(guān)的反射鏡92和93反射到圖象顯示板10的同一側(cè)。在通過(guò)這顯示板之后，分光束b1和b2由另外的反射鏡94和95反射到具有分離板97的第二光束分離器96。從光束分離器96發(fā)出的光亮度調(diào)制光束b由投影物鏡系統(tǒng)20投影到圖中未示出的一個(gè)板。
圖9中所示的投影裝置通過(guò)在圖象顯示板10的位置上安置透射彩色板或復(fù)合圖象顯示系統(tǒng)，可適用于彩色圖象投影，復(fù)合圖象顯示系統(tǒng)具有彩色分離裝置和例如類似圖6，7a和7b的三個(gè)單色板。
必須指出，在其基本電路圖示于圖9的裝置中，在光束b1，b2中的一光束的路徑中實(shí)際上配置一個(gè)附加反射鏡，以獲得由這些光束在投影屏幕上形成的圖象具有相同的取向，即它們互相沒(méi)有鏡象倒置。
圖9所示的裝置還提供在適當(dāng)?shù)奈恢冒才牌駷V色鏡，在該濾色鏡中光束b1和b2在空間分開(kāi)以提高這些光束的偏振度數(shù)。
在該圖象投影裝置的實(shí)施例中，偏振相關(guān)光束分離器只用于把輻射光源發(fā)出的光束分離為兩個(gè)互相垂直偏振的分光束，這光束分離器可以和輻射光源及任何光束形成光裝置，裝在一個(gè)箱體中。
圖象投影裝置中的偏振敏感光束分離器可以已知的方法用渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡形成，該棱鏡包括兩個(gè)雙折射材料燒結(jié)在一起的棱鏡，兩個(gè)棱鏡的光軸是互相垂直的。另一種可能是使用通常稱為格蘭-湯姆遜(Glan-Thomson)棱鏡或雙反射材料的格蘭-泰勒(Glan-Taylor)棱鏡，其中具有一個(gè)偏振方向p或s的一個(gè)光束分量在棱鏡表面受到內(nèi)部全反射，而另一分量不滿足這種內(nèi)部反射。由于它們使用雙反射材料，上面最后提到的棱鏡以及渥拉斯頓棱鏡很昂貴。
因此，在圖象投影裝置中，特別是在那些準(zhǔn)備供用戶使用的裝置中，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用圖10中的光束分離器。這個(gè)光束分離器100是由兩個(gè)透明棱鏡101和102(例如是玻璃的)和一個(gè)中間層103構(gòu)成的。這一層是由液晶材料構(gòu)成的，因此有雙折射。該材料正常的折射系數(shù)no基本上總是約等于1.5，而根據(jù)103的成分，異常的折射系數(shù)ne可以為1.6至1.8之間。棱鏡101和102裝有通常稱為取向的層，它保證103的光軸垂直于圖的平面。在圖10中，這軸由圓圈106表示。
入射在光束分離器的光束b有兩個(gè)偏振分量，p和s偏振分量。已經(jīng)采取了一些措施以保證棱鏡材料的折射系數(shù)等于層103的ne，例如1.8。如果光束b以入射角Q1入射到層103，該入射角超過(guò)或等于臨界角Qg，因?yàn)檎Ｕ凵湎禂?shù)加在這個(gè)分量上，p偏振光束分量在箭頭107的方向受到全反射。對(duì)于偏振方向沿入射角橫向延伸的s偏振光束分量，加上液晶材料的異常折射系數(shù)，使得在通過(guò)該光束分離器和隨后從原方向通過(guò)層103和棱鏡時(shí)這個(gè)分量“看”不到任何折射系數(shù)的差別。
液晶材料的折射系數(shù)△n＝ne-no可以很大，這樣該光束分離器可適用于大的入射角范圍。此外可以保證棱鏡材料的折射系數(shù)和層103折射系數(shù)以同樣的方式變化對(duì)抗該光束b波長(zhǎng)的變化，使得該光束分離器在較大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)有高的偏振效率。圖10的光束分離器的一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)是便宜，因?yàn)椴恍枰褂冒嘿F的雙折射棱鏡材料而且生產(chǎn)相當(dāng)簡(jiǎn)單。
棱鏡101和102不需要是固體的，這些棱鏡的另一種可能是由玻璃或其它透明的壁面組成的，在壁面中使用具有等于層103折射率ne的高折射系數(shù)的透明液體或合成材料。這些壁面應(yīng)該具有該液體或合成樹(shù)脂材料相同的折射率系數(shù)，而不顯示出任何消偏效應(yīng)。
通過(guò)改變圖10所示的光束分離器的結(jié)構(gòu)，圖象投影裝置可以獲得更緊湊的結(jié)構(gòu)，如圖11所示。已經(jīng)采取措施保證棱鏡101的平面110垂直于這光束，從光源1出發(fā)的光束b入射在棱鏡101上。此外，已選擇光束入射的方向，使得在偏振分離器平面103的位置上入射角小于臨界角，這樣光束b是全透射的。棱鏡102的平面113涂復(fù)一反射層116，它把光束b反射到分離層103。在第二次入射到層103時(shí)，入射角超過(guò)臨界角，其結(jié)果根據(jù)偏振方向產(chǎn)生所希望的分離。p偏振光束b1經(jīng)平面114離開(kāi)棱鏡102，而s偏振光束b2經(jīng)平面112離開(kāi)棱鏡101。
在分光束b1和b2與圖象信息調(diào)制之后，也可用光束分離器100將它們組合起來(lái)，在這種情況下，例如在其中使用反射顯示板。從右而來(lái)的調(diào)制的分光束b1經(jīng)過(guò)面112進(jìn)入棱鏡101，取決于其偏振方向是旋轉(zhuǎn)了或沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，在分解平面103被反射或不被反射到投影透鏡20。從右面來(lái)的調(diào)制的分光束b2經(jīng)過(guò)面114進(jìn)入棱鏡102，取決于其偏振方向偏移或沒(méi)偏移，由分離平面103透射或不透射到投影物鏡20。偏振敏感光束分離器又把光束的偏振調(diào)制變換為亮度調(diào)制。
圖15是圖象投影裝置實(shí)施例的部分視圖，正如圖9所示，僅僅部分示出的偏振敏感光束分離器只用于由輻射光源產(chǎn)生的光束分離為兩個(gè)分光束。這些分光束b1和b2由它們相關(guān)的反射鏡92和93反射到圖象顯示板10的同一側(cè)，在該顯示板處于它們相交。在通過(guò)顯示板10以后，光束b1和b2由物鏡150偏轉(zhuǎn)到光軸00′。大約直到焦點(diǎn)平面151，光束b1和b2部分重合，然后它們完全分開(kāi)。僅在光束b1的路徑中，在焦點(diǎn)平面151的后面配置第一檢偏振鏡152，只在光束b2路徑中配置第二檢偏振鏡153，檢偏振鏡把光束b1和b2的偏振調(diào)制變?yōu)榱炼日{(diào)制。亮度調(diào)制過(guò)的光束由投影物鏡系統(tǒng)20投影到圖中未示出的投影屏幕。檢偏振鏡152和153的偏振方向互相垂直的，使得由光束b1和b2組成的光束具有相等的偏振。
雖然本發(fā)明首先準(zhǔn)備用于具有直接驅(qū)動(dòng)圖象顯示板的圖象投影裝置，但是它不限于這用途。另外，當(dāng)用在具有間接驅(qū)動(dòng)顯示板的圖象投影裝置中時(shí)，如利用陰極射線管，本發(fā)明可以倍增光通量。
權(quán)利要求
1.一個(gè)圖象投影裝置，包括一個(gè)輻射光源；一個(gè)圖象顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少有一個(gè)圖象顯示板，用于產(chǎn)生被顯示的圖象，在其中從光源發(fā)出的光束偏振方向根據(jù)圖象信息被調(diào)制；一個(gè)投影物鏡系統(tǒng)，用于把圖象顯示系統(tǒng)產(chǎn)生的圖象投影到投影板；一個(gè)偏振敏感光束分離器，置于從光源來(lái)的光束的路徑中，用于產(chǎn)生兩個(gè)互相垂直偏振的分光束，每個(gè)分光束用圖象信息進(jìn)行調(diào)制，其特征在于這兩個(gè)光束入射在同一個(gè)顯示系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象投影裝置，其特征在于它只包括一個(gè)偏振敏感光束分離器，產(chǎn)生兩個(gè)分光束和在由圖象顯示系統(tǒng)調(diào)制后把這兩個(gè)分光束組合起來(lái);和至少兩個(gè)反射鏡，都安排在這兩分光束的輻射路徑中，用于把從光束分離器發(fā)出的分光束經(jīng)過(guò)圖象顯示系統(tǒng)再導(dǎo)向到光束分離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象投影裝置，其特征在于具有互相垂直偏振方向的各個(gè)檢偏振鏡安排在由圖象顯示系統(tǒng)發(fā)出的分光束路徑的分開(kāi)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的圖象投影裝置，其特征在于該圖象顯示板是輻射一透射的，分光束基本上垂直入射在這些顯示板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的圖象投影裝置，其特征在于該圖象顯示板是反射式的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的圖象投影裝置，其特征在于分光束是以與法線成銳角入射在圖象顯示板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象投影裝置具有一個(gè)輻射-透射圖象顯示系統(tǒng)，其中提供第一偏振敏感光束分離器，用于把從輻射光源發(fā)出的光束分離為兩個(gè)互相垂直偏振的分光束，其特征在于在每個(gè)分光束的路徑中包括第一反射鏡，用于把這些分光束反射到圖象顯示系統(tǒng)的同一側(cè);在從圖象顯示系統(tǒng)發(fā)出的分光束的每條路徑中配置第二反射鏡，用于將這些分光束反射到第二偏振敏感光束分離器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象投影裝置，具有一個(gè)輻射-透射圖象顯示系統(tǒng)，其中裝有第一偏振敏感光束分離器，用于把從輻射光源發(fā)出的光束分離為兩個(gè)互相垂直偏振的分光束，特征在于用于組合已調(diào)制的分光束的第二偏振敏感光束分離器，第三偏振敏感光束分離器和多個(gè)反射鏡，第一分光束的第一與第二光束分離器之間的輻射路徑包括從第一與第二反射鏡和從第三光束分離器的反射，通過(guò)顯示系統(tǒng)和從第三反射鏡的反射，而上述第二分光束的輻射路徑包括通過(guò)圖象顯示系統(tǒng)與第三光束分離器以及從第四和第五反射鏡的反射。
9.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的圖象投影裝置，其特征在于在與第二分光束的路徑不重合的第一分光束的路徑部分中，裝有偏振敏感吸收濾色鏡，該濾色鏡阻擋具有與第一分光束偏振方向不同的光。
10.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的圖象投影裝置，其特征在于該圖象顯示系統(tǒng)是彩色顯示系統(tǒng)，包括彩色選擇單元和一個(gè)復(fù)合圖象顯示板，圖象單元被分為組，每組的圖象單元組產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定彩色的子圖象，預(yù)定彩色子圖象的產(chǎn)生是相應(yīng)于加到相關(guān)組的圖象單元的彩色選擇單元的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的圖象投影裝置，其特征在于彩色選擇單元是由多個(gè)彩色選擇光束分離器構(gòu)成的，用于分離分光束以形成不同彩色的三個(gè)單色部分分光束，并把單色圖象信息調(diào)制的部分分光束組合為彩色圖象信息調(diào)制的分光束;在每個(gè)部分分光束的路徑中安排一個(gè)分開(kāi)的圖象顯示板，其收集圖象單元構(gòu)成一組上述圖象單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的圖象投影裝置，其特征在于該彩色顯示系統(tǒng)包括一個(gè)圖象顯示板，顯示板的圖象單元安排成組，每組產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定彩色的子圖象;每個(gè)圖象單元配置一個(gè)濾色鏡，它只透射具有由相關(guān)圖象單元所屬的組產(chǎn)生的子圖象彩色相應(yīng)的彩色光。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象投影裝置，用于投影彩色圖象，其特征在于該輻射光源是由多個(gè)單色輻射光源組成的，它們透射相應(yīng)數(shù)目的單色光束，輻射光源構(gòu)成分開(kāi)的彩色通道的一部分，其中也包括單色圖象顯示板。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象投影裝置，用于投影彩色圖象，其特征在于輻射光源是由多色輻射光源和用于形成單色光束的波長(zhǎng)選擇光束分離器組成的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的圖象投影裝置，其特征在于投影物鏡系統(tǒng)由三個(gè)分開(kāi)的投影鏡組成的，每個(gè)投影鏡把一個(gè)單色光束投影在投影屏幕。
16.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的圖象投影裝置，其特征在于原則上使偏振方向轉(zhuǎn)過(guò)90°的偏振旋轉(zhuǎn)單元是與圖象顯示系統(tǒng)串聯(lián)安排的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的圖象投影裝置，其特征在于偏振旋轉(zhuǎn)單元是由向列液晶材料層構(gòu)成的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的圖象投影裝置，其中圖象顯示板包括向列液晶材料層，其特征在于這材料的取向?qū)ζ裥D(zhuǎn)器的取向是這樣選擇的，以致在圖象顯示板不加電狀態(tài)時(shí)，光束通過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)單元和圖象顯示板時(shí)該光束不受偏振旋轉(zhuǎn)。
19.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的圖象投影裝置，其特征在于偏振敏感光束分離器是由兩個(gè)透明單元的組件構(gòu)成的，這兩個(gè)透明單元具有相同的單個(gè)折射系數(shù)，它們的兩個(gè)表面相對(duì)，在這兩表面之間有液晶材料層，其中一個(gè)折射系數(shù)等于上述單元的折射系數(shù)，而另一個(gè)折射系數(shù)小于上述單元的折射系數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的圖象投影裝置，其特征在于光束分離器第一外表面是反射式的，它裝在第二外表面的對(duì)面，通過(guò)它，從輻射光源發(fā)出的光束進(jìn)入光束分離器，它是放在液晶材料層的后面。
全文摘要
公開(kāi)一種圖象投影裝置，該裝置包括一個(gè)輻射光源(1)，至少具有一個(gè)顯示板(10)的圖象顯示系統(tǒng)，在其中入射光束的偏振方向同圖象信息進(jìn)行調(diào)制，和一個(gè)偏振敏感光束分離器(2)，它安排在光源和圖象顯示系統(tǒng)之間，用于組合兩個(gè)互相垂直偏振的分光束(b
文檔編號(hào)G02B27/14GK1041043SQ89107770
公開(kāi)日1990年4月4日 申請(qǐng)日期1989年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月26日
發(fā)明者阿德里安納斯·約翰內(nèi)斯·斯蒂芬納斯·瑪麗亞·迪范恩 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司