專利名稱：用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其被應(yīng)用于數(shù)字投影儀，所述數(shù)字投影儀具有作為成像元件(bildgebendeElemente)的反射LCD芯片(LCoS)，其中從一個(gè)發(fā)出白光的照明源發(fā)出的光流通過一個(gè)顏色調(diào)制器和一個(gè)用于產(chǎn)生偏振光的光元件裝置到達(dá)成像元件上，并且用于成像的光線部分從所述成像元件被反射到投影物鏡中。
背景技術(shù)：
具有基于液晶的成像元件的投影裝置是公知的，其中由照明源發(fā)出的非偏振光就其偏振面被調(diào)整。為此分離掉不適于照明的光線部分。在一些實(shí)施方案中，該光線部分通過一個(gè)偏振恢復(fù)系統(tǒng)在其偏轉(zhuǎn)平面上旋轉(zhuǎn)，并被加入到已被用于照明的光流當(dāng)中。
在不采用偏振恢復(fù)系統(tǒng)的情況下，由照明源發(fā)出的光流的光量被降低到低于50％。雖然恢復(fù)系統(tǒng)裝置使得產(chǎn)生更多的具有所需偏振的光線，但缺點(diǎn)是加大了光學(xué)徑角性(Etendue)。這被證明在許多應(yīng)用情況下是不利的，因?yàn)檎彰髟吹墓獍叽笮〔荒苋我獾乜s小，而且出于成本的原因應(yīng)采用盡可能小的成像元件。
所采用的光源經(jīng)常在其光譜分布方面不是最佳的。經(jīng)常在基色中存在虧空，使得可實(shí)現(xiàn)的亮度受到該顏色的限制。在經(jīng)常使用的高壓水銀燈中這是紅色。
如在WO 02/37175A1中所講述的，已知的裝置伴隨著以下缺點(diǎn)由照明源發(fā)出的光流的光譜利用是與光源的光譜特性無關(guān)地進(jìn)行的。

發(fā)明內(nèi)容
從這些缺點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明基于的任務(wù)是，如此地改進(jìn)用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，使得在沒有高額的附加裝置技術(shù)費(fèi)用的情況下提高可供用于投影的光量。
利用開頭所述的那種裝置，該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過以下方式來解決至少為一種基色設(shè)置兩個(gè)成像元件。有益地，這是具有最大光譜虧空的基色，例如紅色，因?yàn)橥ǔＴ谕队皟x中使用的高壓燈具有較低的紅色成分。
通過為具有最高光譜虧空的基色使用附加的成像元件，為該顏色實(shí)現(xiàn)了提高的效率，或者提供了為該顏色部分附加地采用光的可能性。
在進(jìn)一步的描述中，假定在紅色中存在顏色虧空。但所述的擴(kuò)展變型方案可以如此容易地被變化，使得代替紅色而給每種其它基色配備兩個(gè)成像元件。
該結(jié)構(gòu)一方面可以被如此實(shí)施，使得人們可以在沒有偏振恢復(fù)系統(tǒng)的情況下工作，并且為紅色使用兩種偏振方向，或設(shè)置一個(gè)偏振恢復(fù)系統(tǒng)并為紅色使用一個(gè)附加的光源。
對于沒有偏振恢復(fù)系統(tǒng)的實(shí)施方案，優(yōu)選地為了顏色調(diào)制而在所述照明源和用于把光流分離成兩個(gè)子光流的偏振輻射分配器之間布置一個(gè)設(shè)有兩個(gè)段的色輪，其中一個(gè)段反射第一基色(例如綠色)，以及另一個(gè)段反射第二基色(例如藍(lán)色)，而其它各個(gè)基色透過該色輪。
在此，透過色輪的基色通過第一偏振輻射分配器被劃分成其兩個(gè)偏振方向(子光流)。在兩個(gè)子光流中，例如在具有四個(gè)成像元件的裝置中分別通過一個(gè)延遲器和一個(gè)偏振輻射分配器而把這些基色偏轉(zhuǎn)到各一個(gè)成像元件上。在每個(gè)子光流中，在其偏振狀態(tài)下被旋轉(zhuǎn)的、來自成像元件的“On-Licht(導(dǎo)通光)”通過偏振輻射分配器再次被組合，并通過延遲器被置為共同的偏振。
偏振輻射分配器再次將兩個(gè)子投影光程組合，使得通過成像元件產(chǎn)生的圖像利用投影物鏡被顯示在圖像面上。
也可以如此地改變所述的結(jié)構(gòu)，使得不設(shè)置色輪，并在照明的每個(gè)子光流中在延遲器之前使用一個(gè)分色器，以便在那里把對于該子光流不必要的基色耦合輸出去。這降低了對延遲器的光譜要求。各個(gè)成像元件分別只被用于一個(gè)基色。
對于光線特別強(qiáng)的應(yīng)用，具有偏振恢復(fù)系統(tǒng)和附加顏色光源(紅色)的結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中取消了色輪，并在主光源和偏振輻射分配器之間裝入偏振恢復(fù)系統(tǒng)。劃分成子光流此時(shí)可以通過分色器來進(jìn)行(分離藍(lán)色或綠色)。作為替換方案，也存在以下可能性，即使用一個(gè)延遲器來旋轉(zhuǎn)基色(藍(lán)、綠)的偏振方向，并通過偏振輻射分配器來實(shí)現(xiàn)劃分成子光流。通過分色器或偏振輻射分配器，現(xiàn)在可以向子光流插入偏振的紅光。該結(jié)構(gòu)在其它方面類似于以上所述的。
為了改善對比度，另一種優(yōu)選的改進(jìn)方案在于，在布置于子投影光程中的延遲器和用于匹配所述子投影光程的偏振面的光元件之間，和/或在所述延遲器之前，在照明的子光流中設(shè)置檢偏振器。
也可以用具有相應(yīng)作用的其它偏振光元件、例如用偏振分配器板來代替所述的偏振輻射分配器立方體。


下面示例性地詳細(xì)講述本發(fā)明的裝置。附圖所示為圖1示出了具有四個(gè)成像元件和一個(gè)分段色輪的構(gòu)造形式，圖2示出了在沒有分段色輪時(shí)具有四個(gè)成像元件的構(gòu)造形式，圖3示出了在沒有分段色輪時(shí)具有四個(gè)成像元件和附加照明源的構(gòu)造形式，其中通過偏振輻射分配器劃分成子光流，以及圖4示出了在沒有分段色輪時(shí)具有四個(gè)成像元件和附加照明源的構(gòu)造形式，其中通過分色器劃分成子光流。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明的裝置，其具有以簡化形式被示出的發(fā)出非偏振光的照明源1、設(shè)有兩個(gè)段的色輪2、一個(gè)偏振輻射分配器板3、以及三個(gè)偏振輻射分配器立方體4、5和6。在偏振輻射分配器立方體4和5的光出射面后面布置了LCoS芯片形式的成像元件7、8、9和10。
從照明源1發(fā)出的光首先到達(dá)色輪2。色輪2在此被構(gòu)造使得一個(gè)段反射綠光，另一個(gè)段反射藍(lán)光，而各個(gè)其它的基色被透過。在例如可以被構(gòu)造為“Moxtek輻射分配器”的偏振輻射分配器板3上，光流11被劃分成兩個(gè)互成90度的具有不同偏振面的子光流12和13。
紅光線部分在子光流12中以透射方式通過偏振輻射分配器立方體4到達(dá)成像元件7，以及在子光流13中以反射方式通過偏振輻射分配器立方體5到達(dá)成像元件9。延遲器14和15旋轉(zhuǎn)綠和藍(lán)光的偏振方向，使得在另外被分配給偏振輻射分配器立方體4和偏振輻射分配器立方體5的成像元件8和10上交替地到達(dá)綠和藍(lán)的光線部分。
在子光流12和13內(nèi)向成像元件7、8和9、10的顏色分配可以交換，其中延遲器14和15于是需要相應(yīng)地修改。
從成像元件7、8、9和10發(fā)出的、為投影所需要的光輻射在子投影光程16和17中借助于延遲器18和19被置為偏振狀態(tài)，然后通過偏振輻射分配器立方體6再次被組合，并因此到達(dá)投影物鏡20。
該示例性地被示出的裝置也可以在采用偏振眼鏡的情況下被用于3D顯示。這里，需要通過子光流13和子投影光程16為一只眼睛產(chǎn)生圖像，以及通過子光流12和子投影光程17為另一只產(chǎn)生圖像。
圖2示出了本發(fā)明裝置的一種構(gòu)造形式，其中沒有設(shè)立如圖1所示的分段色輪2。代替分段色輪2，在子光流12和13中有分色器21和22位于相應(yīng)的延遲器14和15之前，其中分色器21反射基色“藍(lán)”，以及分色器22反射基色“綠”，使得不需要的基色在子光流12和13中被耦合輸出。這種只在子光流12和13中進(jìn)行顏色調(diào)制的構(gòu)造變型方案降低了對延遲器14和15的光譜要求。其它輻射過程類似于圖1。
在圖3中示出了本發(fā)明裝置的一種構(gòu)造形式，其中同樣取消了圖1中所采用的色輪2。另外，為了提高進(jìn)一步可用的光流11，在照明源1和偏振輻射分配器板3之間有一個(gè)偏振恢復(fù)系統(tǒng)23和延遲器25，所述延遲器針對基色“綠”或“藍(lán)”中的一種旋轉(zhuǎn)所述的偏振。通過偏振輻射分配器板3，現(xiàn)在照明源1的光流11被劃分成子光流12和13。另外，圖3還示出了另一照明源24的裝置，所述照明源24把所需要的偏振中的紅光輸入到偏振輻射分配器板3中，使得在兩個(gè)子光流12和13中都包含基色“紅”。這有個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即可以補(bǔ)償例如在采用具有少量紅光成分的高壓燈時(shí)的照明源1的顏色虧空。子光流12和13的其它處理類似于圖2。
在圖4中示出了本發(fā)明裝置的一種構(gòu)造形式，其中同樣取消了圖1中所采用的色輪2。類似于圖3，采用一種偏振恢復(fù)系統(tǒng)23，其將照明源1的光流11置為偏振狀態(tài)。但與圖3所示的結(jié)構(gòu)相反，劃分成子光流12和13不是利用偏振輻射分配器板3進(jìn)行的，而是利用分色器26進(jìn)行的，由此也可以取消圖3中所用的延遲器25。類似于圖3，通過其它照明源24偏振的紅光被輸入到分色器26中，使得在兩個(gè)子光流12和13中都包含有紅色。
附圖標(biāo)記清單1 照明源(白光)2 色輪3 偏振輻射分配器板4，5，6 偏振輻射分配器立方體7，8，9，10 成像元件(LCoS芯片)11 光流12，13 子光流14，15，18，19，25 延遲器16，17 子投影光程20 投影物鏡21，22，26 分色器23 偏振恢復(fù)系統(tǒng)24 照明源(紅光)
權(quán)利要求
1.用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其被應(yīng)用于數(shù)字投影儀，所述數(shù)字投影儀具有作為成像元件(7，8，9，10)的反射LCD芯片(LCoS)，其中從一個(gè)發(fā)出白光的照明源(1)發(fā)出的光流(11)通過一個(gè)顏色調(diào)制器(2，21，22)、一個(gè)偏振輻射分配器(3)或分色器、和一個(gè)用于產(chǎn)生偏振光的光元件(4，5)裝置而在不同偏振面的兩個(gè)子光流(12，13)中到達(dá)成像元件(7，8，9，10)上，并且用于成像的光線部分從所述成像元件(7，8，9，10)被反射到投影物鏡(21)中，其特征在于為至少一種基色設(shè)置兩個(gè)成像元件(7，9)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其特征在于為匹配所述子光流(12，13)的偏振面和所述子投影光程(16，17)所采用的光元件(4，5，6)是偏振輻射分配器立方體。
3.如權(quán)利要求1和2所述的用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其特征在于為了顏色調(diào)制，在所述照明源(1)和用于把光流(11)分離成兩個(gè)子光流(12，13)的偏振輻射分配器(3)之間布置一個(gè)設(shè)有兩個(gè)段的色輪(2)，其中一個(gè)段反射第一基色，以及另一個(gè)段反射第二基色，而其它各個(gè)基色透過該色輪(2)。
4.如權(quán)利要求1-4所述的用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其特征在于在用于照明的子光流(12，13)中和在投影光程(16，17)中布置了延遲器(14，15，18，19)。
5.如權(quán)利要求1、2和4所述的用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其特征在于在所述延遲器(14，15)之前，在所述子光流(12，13)中設(shè)置用于耦合輸出不需要的顏色部分的分色器(21，22)。
6.如權(quán)利要求1、2和4所述的用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其特征在于在所述照明源(1)和所述偏振輻射分配器(3)之間有一個(gè)偏振恢復(fù)系統(tǒng)(23)，該偏振恢復(fù)系統(tǒng)具有一個(gè)與之相連的延遲器(25)，而且設(shè)置一個(gè)第二照明源(24)，該第二照明源把一基色的指向第一偏振輻射分配器(3)的光輸入到所述的光流(11)中。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其特征在于為了改善對比度，在布置于子投影光程(16，17)中的延遲器(18，19)和用于匹配所述子投影光程(16，17)的偏振面的光元件(6)之間，和/或在所述延遲器(14，15)之前，在照明的子光流(12，13)中設(shè)置檢偏振器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在投影面上產(chǎn)生多色圖像的裝置，其被應(yīng)用于數(shù)字投影儀，所述數(shù)字投影儀具有作為成像元件(7，8，9，10)的反射LCD芯片(LCoS)，其中從一個(gè)發(fā)出白光的照明源(1)發(fā)出的光流(11)通過一個(gè)顏色調(diào)制器(2，21，22)、一個(gè)偏振輻射分配器(3)或分色器、和一個(gè)用于產(chǎn)生偏振光的光元件(4，5)裝置而在不同偏振面的兩個(gè)子光流(12，13)中到達(dá)成像元件(7，8，9，10)上，并且用于成像的光線部分從所述成像元件(7，8，9，10)被反射到投影物鏡(21)中。根據(jù)本發(fā)明為至少一種基色設(shè)置兩個(gè)成像元件(7，9)。
文檔編號(hào)H04N9/31GK1858631SQ200610077328
公開日2006年11月8日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月3日
發(fā)明者E·皮哈勒 申請人:卡爾蔡斯耶拿有限公司