專利名稱：用于離軸投影儀的偏心透鏡組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明背景本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及投影系統(tǒng)，尤其涉及一種包括偏心準(zhǔn)直透鏡組的離軸投影系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)說明反射型液晶顯示器(LCDs)比透射型液晶顯示器具有更多的優(yōu)點(diǎn)，因此在投影系統(tǒng)中的使用變得日益盛行。例如，典型的透射型顯示器有一個(gè)有限的孔徑比(即可獲得照射一個(gè)象素的光的總面積)并需要象素填充以分離象素，導(dǎo)致象素化的圖像。透射型顯示器的這些局限導(dǎo)致了在以合理的成本制造明亮、高分辨率的顯示器中難以克服的困難。另一方面，反射型LCD包括一個(gè)制作在標(biāo)準(zhǔn)加工的CMOS硅片背面驅(qū)動(dòng)器上的高反射鏡陣列，反射鏡的制作利用近來由VLSI工藝工程師開發(fā)的亞微米金屬噴鍍工藝，因此，不受透射性顯示器的限制。
雖然在亮度和分辨率方面優(yōu)于透射性顯示器，但反射型顯示器卻存在著附帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。例如，圖1表示一個(gè)現(xiàn)有的顯示器，同軸投影系統(tǒng)100包括一個(gè)照明源102，一個(gè)偏振分束器104，一個(gè)分色器106，多個(gè)液晶顯示器(LCDs)108(r，g和b)，和投影光學(xué)裝置110。照明源102產(chǎn)生白色光束并將光束導(dǎo)向偏振分束器104，該分束器透過具有第一極性的光源光束的一部分，并將具有第二極性的光源光束的另一部分重新沿系統(tǒng)軸112導(dǎo)向分色器106。分色器106把照明光束分解成紅、綠和蘭色成分，并把這些每一彩色照明光束導(dǎo)向一個(gè)單獨(dú)的LCDs(r，g和b)。每個(gè)LCDs 108(r，g和b)由一個(gè)系統(tǒng)控制，如計(jì)算機(jī)或其它視頻信號(hào)源(未示出)，并調(diào)制彩色照明光束的選取部分(即象素)的極性以形成彩色的成象光束，該成象光束被反射回到分色器106。分色器106合成彩色的成象光束以形成一個(gè)復(fù)合的成象光束，并沿系統(tǒng)軸112向著偏振分束器104導(dǎo)回復(fù)合的成象光束，該偏振分束器104只把復(fù)合成象光束的被調(diào)制部分透向投影光學(xué)裝置110。然后，投影光學(xué)裝置110把復(fù)合成象光束的被調(diào)制部分聚焦到顯示面(未示出)上。
系統(tǒng)軸12定義為一條照明光束及相關(guān)的成象光束之間形成的夾角的等分線。如圖1所示，分束(即分色)使得系統(tǒng)軸112分為二支。另外，疊加照明和成象光束光路(圖1中未示出)的光學(xué)元件導(dǎo)致系統(tǒng)軸的相關(guān)疊加。
因?yàn)橄到y(tǒng)100中的照明光束和成象光束二者沿相同的路徑(系統(tǒng)軸112)傳播，所以投影系統(tǒng)100被認(rèn)做同軸系統(tǒng)。同軸投影系統(tǒng)通常需要一個(gè)偏振分束器，如偏振分束器104，并因而受到下列限制。第一，偏振分束器對(duì)角度高度敏感。第二，偏振分束器104必需執(zhí)行起偏和檢偏兩種功能，并因而必須善于在兩種正交的偏振態(tài)(S和P)下工作，在制作上就需要一個(gè)不佳的折中方案。另外，偏振分束器104在玻璃中帶入一個(gè)相當(dāng)長的路徑，這會(huì)由于應(yīng)力導(dǎo)致的雙折射而在入射和成象光束中產(chǎn)生不良的象差。最后，與聚合物機(jī)制的偏振膜相比，偏振分束器非常昂貴。
圖2表示一種不需要偏振分束器的離軸投影系統(tǒng)200。投影系統(tǒng)200包括一個(gè)照明源202，一個(gè)聚光透鏡204，一個(gè)偏振器206，一個(gè)反射型LCD208，一個(gè)檢偏器210，和一個(gè)投影透鏡組212。照明源202產(chǎn)生一束照明光束214，該光束由聚光透鏡204聚焦穿過偏振器206，并以非垂直的角度入射到LCD208。LCD208調(diào)制照明光束214以形成一個(gè)成象光束216，并把成象光束216反射向投影透鏡組212。系統(tǒng)軸218把照明光束214和成象光束216形成的角度等分為二。照明光束214和成象光束216之間的角間距使得能有偏振器206和檢偏器210的間距。
投影透鏡組212聚焦成象光束216，把LCD 208的放大的象投影到顯示面220上。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的投影透鏡組也放大照明的角度(即照明光束214和系統(tǒng)軸218之間的角度)，導(dǎo)致投影圖像的有害位移，所以投影透鏡組212必定是一個(gè)常規(guī)透鏡組。另外，投影透鏡組212的復(fù)雜性依據(jù)于照明光束和成象光束之間的角間距量。具體地說，對(duì)于一個(gè)足以容許分離的偏振器和檢偏器的角間距(如24°)，投影透鏡組212將是過于昂貴的，需要35-40級(jí)的分離透鏡。
因此，所需要的是一個(gè)不太復(fù)雜的投影透鏡系統(tǒng)，允許有照明光束和成象光束的角間距但不移動(dòng)投影的圖像(即放大角間距)。
本發(fā)明概述在此描述一種新穎的投影系統(tǒng)。投影系統(tǒng)包括一個(gè)用于準(zhǔn)直成象光束的準(zhǔn)直透鏡組，準(zhǔn)直透鏡組具有一個(gè)相對(duì)于成象光束的軸偏心的光軸。另外，準(zhǔn)直透鏡組的光軸與成象光束的軸形成一個(gè)非零角。在具體的實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡組的光軸平行于投影系統(tǒng)的系統(tǒng)軸。在另一個(gè)實(shí)施例，準(zhǔn)直透鏡組的光軸相對(duì)于系統(tǒng)軸偏心。
該系統(tǒng)還包括一個(gè)把照明光束調(diào)節(jié)成成象光束的顯示裝置，和一個(gè)設(shè)置在顯示裝置和準(zhǔn)直透鏡組之間的任選場(chǎng)透鏡。顯示裝置和場(chǎng)透鏡可任選地與系統(tǒng)軸偏心。
系統(tǒng)還包括一個(gè)具有關(guān)于準(zhǔn)直透鏡組的光軸偏心的光軸的投影透鏡組。投影透鏡組的光軸可以與系統(tǒng)軸和/或準(zhǔn)直透鏡組的光軸任選地形成一個(gè)非零角。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡組包括一個(gè)分區(qū)的寬視野透鏡。準(zhǔn)直透鏡組還可以任選的包括一個(gè)象差補(bǔ)償元件，如薄柱狀透鏡。
在此還描述顯示圖像的投影方法。該方法包括通過使成象光束穿過光軸與成象光束的軸偏心的準(zhǔn)直透鏡組來準(zhǔn)直成象光束的步驟。在一種特定的方法中，準(zhǔn)直透鏡組是分區(qū)的寬視野透鏡。在另一種特定的方法中，準(zhǔn)直透鏡組的光軸與成象光束的軸形成非零的角度。
另一種特定的方法還包括使準(zhǔn)直后的成象光束穿過投影透鏡組的步驟。投影透鏡組具有與準(zhǔn)直透鏡組的光軸成任選的偏心和/或成非零的角度的光軸。準(zhǔn)直透鏡組的光軸可選擇地平行于執(zhí)行本方法的投影系統(tǒng)的系統(tǒng)軸。
另一種特定的方法還包括使準(zhǔn)直后的成象光束穿過投影透鏡組的步驟，其中投影透鏡組的光軸與執(zhí)行本方法的投影系統(tǒng)的系統(tǒng)軸成非零的角度。另一種特定的方法還包括通過使照明光束從顯示裝置上反射而形成成象光束的步驟，其中顯示裝置反射的照明光束與執(zhí)行本方法的投影系統(tǒng)的系統(tǒng)軸偏心。還有一種特定的方法包括使成象光束穿過場(chǎng)透鏡的步驟，場(chǎng)透鏡的光軸與執(zhí)行本方法的投影系統(tǒng)的系統(tǒng)軸偏心。


下面參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示基本上類似的元件圖1是現(xiàn)有同軸投影系統(tǒng)的框圖；圖2是現(xiàn)有離軸投影系統(tǒng)的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的離軸投影系統(tǒng)框圖；
圖4是圖3所述離軸投影系統(tǒng)的部分詳細(xì)框圖；圖5是作為寬視野透鏡一部分的圖4所示偏心準(zhǔn)直透鏡的側(cè)視圖；圖6是圖4所示偏心準(zhǔn)直透鏡的軸面視圖；圖7是圖3所示的投影透鏡組沿光軸截取的截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的多色投影系統(tǒng)一個(gè)通道的透視圖；和圖9是圖8所示投影系統(tǒng)的頂視框圖。
詳細(xì)說明本專利申請(qǐng)涉及到下列在同一申請(qǐng)日提交并委以共同代理人的待定美國專利申請(qǐng)，下列每一申請(qǐng)的全部內(nèi)容在此引為參考<在顯示器驅(qū)動(dòng)電路中減小峰值電流及帶寬要求的系統(tǒng)和方法>，SerialNo.08/970，887，Raymond Pinkham，W.Spencer Worley，Ⅲ，Edwin Lyie Hudson，and Join Gray Campbell；<利用受力態(tài)改進(jìn)顯示器灰度性能的系統(tǒng)和方法>，Serial No.08/970，878，W.Spencer Worley，Ⅲ，and Raymond Pinkham；<數(shù)據(jù)平面化的系統(tǒng)和方法>，Serial No.08/970，307，William Weaterford，W.Spencer Worley，Ⅲ，and Wing Chow；和<用于在顯示器驅(qū)動(dòng)電路中減小帶寬及峰值電流要求的內(nèi)行序列發(fā)生器>，Serial No.08/970，443，Raymond Pinkham，W.Spencer Worley，Ⅲ，Edwin LyieHudson，and Join Gray Campbell。
本申請(qǐng)還涉及由Raymond Pinkham于1997年七月25日提交的委以共同代理人的序號(hào)為No.08/901，059的美國待定專利申請(qǐng)<在平板顯示器中有缺陷電路元件通過列和行移位的替換>，該文在此引為參考。
本發(fā)明通過利用偏心準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直離軸的成象光束而克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。在下列的描述中舉出了數(shù)個(gè)具體細(xì)節(jié)(如對(duì)于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)要求)以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以除開這些具體的細(xì)節(jié)實(shí)施本發(fā)明。在其它的例子中省去一些關(guān)于眾所周知的光學(xué)元件的詳細(xì)介紹。
圖3表示一個(gè)離軸投影系統(tǒng)300，該系統(tǒng)包括一個(gè)照明源302，一個(gè)偏振器304，一個(gè)場(chǎng)透鏡306，一個(gè)反射型LCD 308，一個(gè)檢偏器310，一個(gè)偏心準(zhǔn)直透鏡組312，和一個(gè)投影透鏡組314。照明源302產(chǎn)生一個(gè)照明光束316，并指導(dǎo)照明光束316沿軸318穿過偏振器304和場(chǎng)透鏡306入射到LCD 308上。偏振器304將照明光束316線性起偏成第一偏振態(tài)，對(duì)應(yīng)于偏振器304的LCD 308由一個(gè)系統(tǒng)控制，如一臺(tái)計(jì)算機(jī)或視頻信號(hào)源(未示出)，并調(diào)節(jié)照明光束316的選取部分(即象素)的極性以形成一個(gè)成象光束320，該光束沿軸322經(jīng)檢偏器310反射到偏心準(zhǔn)直透鏡組312上。場(chǎng)透鏡306是一個(gè)以LCD 308為中心的平凸透鏡，把照明源302的孔徑光闌(未示出)聚焦到接近準(zhǔn)直透鏡組312后部的視野光圈(圖6)，因此避免照明光束316的大量的光的損失。
檢偏器310也是一個(gè)線性偏振器。投影系統(tǒng)300至少可以在兩個(gè)不同的模式下工作。例如，如果檢偏器310的透射軸平行于偏振器304的透射軸取向，則檢偏器310將通過成象光束320的未調(diào)制部分并阻擋調(diào)制的部分。另一方面，如果檢偏器310的透射軸垂直于偏振器304的透射軸取向，則檢偏器310將通過成象光束320的調(diào)制部分并阻擋未調(diào)制部分。在一個(gè)實(shí)施例中，偏振器304和檢偏器310均由寶麗萊公司的HN42HE偏振材料制作。
偏心準(zhǔn)直透鏡組312準(zhǔn)直成象光束320以形成一個(gè)準(zhǔn)直的成象光束324，并沿軸326把準(zhǔn)直的成象光束導(dǎo)向投影透鏡組314。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)中進(jìn)行微調(diào)以優(yōu)化系統(tǒng)的性能，使得準(zhǔn)直的成象光束324不完全準(zhǔn)直而是半準(zhǔn)直。因此，在此使用的準(zhǔn)直一詞應(yīng)廣義的理解，也包括半準(zhǔn)直的光束。
準(zhǔn)直透鏡組312有一個(gè)光軸328，該光軸與系統(tǒng)軸330偏心，與成象光束320的軸偏心，并與成象光束320的軸322成一個(gè)非零的角度。這種偏心避免了由成象光束320的軸322和系統(tǒng)軸330之間的角度放大導(dǎo)致的投影圖像的過度位移。換言之，偏心準(zhǔn)直透鏡組312能允許照明光束316和成象光束320分離但不移動(dòng)投影圖像。
投影透鏡組314接收來自偏心準(zhǔn)直透鏡組312的準(zhǔn)直成象光束324，并聚焦該光束以把圖像投影到顯示面(未示出)上。投影透鏡組314有一個(gè)光軸，該軸與準(zhǔn)直透鏡組的光軸312的光軸328偏心，與系統(tǒng)軸330偏心，并相對(duì)于系統(tǒng)軸330輕微傾斜(大約3.6°)。傾斜投影透鏡組314改善在整個(gè)顯示域的成象，不會(huì)產(chǎn)生不可接受的梯形失真。另外，相對(duì)于系統(tǒng)軸330移動(dòng)場(chǎng)透鏡306和LCD 308并傾斜投影透鏡組314使得投影圖像在系統(tǒng)軸330上移動(dòng)一個(gè)理想的量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，投影透鏡組314的傾斜度必須隨系統(tǒng)的變化而變化，這依據(jù)每個(gè)系統(tǒng)特有特性，在某些情況下傾斜完全去除。圖4更具體地表示投影系統(tǒng)300的一部分。照明源302包括一個(gè)聚光透鏡402，該透鏡把照明光束316經(jīng)偏振器304、經(jīng)場(chǎng)透鏡306聚焦到LCD 308上。偏心準(zhǔn)直透鏡組312包括一個(gè)分區(qū)的透鏡404。分區(qū)透鏡404是一個(gè)雙合透鏡，包括一個(gè)與第二凹凸透鏡408接觸的第一凹凸透鏡406。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可用其它類型的透鏡(如單透鏡或更復(fù)雜的復(fù)合透鏡)代替分區(qū)的雙合透鏡404。
圖5表示一個(gè)同軸投影系統(tǒng)500，用于說明在投影系統(tǒng)中利用偏心準(zhǔn)直透鏡的基本原理，該系統(tǒng)包括作為寬視野透鏡502一部分的分區(qū)透鏡404。透鏡502的剩余部分504用虛線表示。投影系統(tǒng)500還包括一個(gè)反射型LCD508，該LCD調(diào)節(jié)照明光束510的被選取部分，當(dāng)該部分被從LCD 508反射時(shí)形成一個(gè)成象光束512。
LCD 508接近于透鏡502的焦點(diǎn)設(shè)置，使得成象光束512由透鏡502準(zhǔn)直，形成一個(gè)負(fù)載了LCD 508圖像的準(zhǔn)直的成象光束514。引為LCD 508的圖像可以僅由準(zhǔn)直成象光束514的一部分(如上半部)產(chǎn)生，所以透鏡502的下部不是必須的，并因而可以刪除，使得LCD 508能夠離軸照明。另外，成象光束512的準(zhǔn)直使得能夠用更常規(guī)的投影透鏡組對(duì)成象光束512準(zhǔn)直。
圖6A是分區(qū)透鏡404沿其光軸602方向觀看的平面圖，其中成象光束320聚焦到視野光圈604。注意到視野光圈604僅占分區(qū)透鏡404表面積的一個(gè)很小的部分。因此，如圖6B所示，從一個(gè)常規(guī)的圓透鏡608上可以裁取幾個(gè)分區(qū)透鏡606，分區(qū)的數(shù)目依據(jù)圓透鏡608和所希望的視野光圈610的相對(duì)大小而定。
圖7詳細(xì)地表示了投影透鏡組314，該透鏡組包括一個(gè)變焦組702和一個(gè)聚焦組703，二者均設(shè)置在投影透鏡組314的光軸322上。變焦組702包括一個(gè)第一雙凸透鏡704，一個(gè)與第一雙凹透鏡708接觸的第二雙凸透鏡706，和一個(gè)與第二雙凹透鏡712接觸的第三雙凸透鏡710，所有這些透鏡都沿光軸332對(duì)準(zhǔn)。變焦組702可相對(duì)于聚焦組703沿光軸332移動(dòng)以調(diào)節(jié)投影圖像的放大率。聚焦組703包括一個(gè)第一彎月透鏡714，一個(gè)雙凹透鏡716，一個(gè)第二彎月透鏡718，一個(gè)第三彎月透鏡720和一個(gè)雙凸透鏡722，所有這些透鏡都沿光軸322對(duì)準(zhǔn)。第二彎月透鏡718可相對(duì)于聚焦組703的其余透鏡沿光軸332移動(dòng)以聚焦投影的圖像。
圖8是根據(jù)本發(fā)明多色投影系統(tǒng)800的一個(gè)通道的透視圖。投影系統(tǒng)800類似于投影系統(tǒng)300，僅區(qū)別在兩個(gè)分色板802(r)和802(b)設(shè)置在照明光束316和成象光束320中把照明光束316分成紅316(r)(圖9)、蘭316(b)(圖9)和綠316(g)色照明光束，并把每種顏色的照明光束316(r，b和g)導(dǎo)向三個(gè)LCDs308(圖9)，308(b)(圖9)和308(g)。LCDs 308(r，b和g)調(diào)制彩色照明光束316(r，b和g)以分別形成彩色成象光束320(r，b和g)，并把彩色成象光束320(r，b和g)反射回到分色板802(r和b)，該分色板重新合并彩色成象光束320(r，b和g)以形成成象光束320。分色板802(r)和802(b)均大約3mm厚，與照明光束316和成象光束320分別形成45°和135°的角度。照明光束316和成象光束320之間的角間距以及由分色板802(r和b)形成的顏色分離能夠使得單獨(dú)的偏振器304(r，b和g)和單獨(dú)的分離檢偏器310(r，b和g)用于每種彩色通道，有益的分開偏振和顏色分離過程。
投影系統(tǒng)800不同于投影系統(tǒng)300的地方還在于一偏心準(zhǔn)直透鏡組314A替換偏心準(zhǔn)直透鏡組314。偏心準(zhǔn)直透鏡組314A類似于偏心準(zhǔn)直透鏡組314，除了加入象差補(bǔ)償元件和薄柱狀透鏡804以校正由分色板802(r和b)在投影圖像中引入的象散以外。
圖9表示投影系統(tǒng)800的頂視圖，包括該系統(tǒng)其余的顏色通道。系統(tǒng)軸330位于紙平面，而成象光束320由紙面伸出并遮蔽從位于紙平面下方的照明源302發(fā)出的照明光束316的視線。偏心準(zhǔn)直透鏡組314A設(shè)置在紙面之上并遮蔽照明源302的視線。類似地，檢偏器310(r，b和g)也分別遮蔽偏振器304(r，b和g)的視線。
下列的光學(xué)指標(biāo)詳細(xì)介紹了本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例。在這些光學(xué)指標(biāo)中，列出的元件對(duì)應(yīng)于投影系統(tǒng)300和800的透鏡元件1對(duì)應(yīng)于圖7的雙凸透鏡722；元件2對(duì)應(yīng)于圖7的第三彎月透鏡720；元件3對(duì)應(yīng)于圖7的第二彎月透鏡718；元件4對(duì)應(yīng)于圖7的雙凹透鏡716；元件5對(duì)應(yīng)于圖7的第一彎月透鏡714；元件6對(duì)應(yīng)于圖7的第二雙凸透鏡712；元件7對(duì)應(yīng)于圖7的第三雙凸透鏡710；元件8對(duì)應(yīng)于圖7的第一雙凹透鏡708；元件9對(duì)應(yīng)于圖7的第二雙凸透鏡706；
元件10對(duì)應(yīng)于圖7的第一雙凸透鏡704；元件11對(duì)應(yīng)于圖8的薄柱狀透鏡804；元件12對(duì)應(yīng)于圖4、5、6A和8的第二彎月透鏡408；元件13對(duì)應(yīng)于圖4、5、6A和8的第一彎月透鏡406；和元件14對(duì)應(yīng)于圖3、4、8和9的場(chǎng)透鏡306和306(r，b和g)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以在提供的特定的光學(xué)指標(biāo)外實(shí)施。
系統(tǒng)/指標(biāo)數(shù)據(jù)題目S-視覺變焦透鏡設(shè)計(jì)一般的透鏡數(shù)據(jù)表面積44光圈 20系統(tǒng)孔徑 光圈大小的浮動(dòng)=20.7165光線瞄準(zhǔn) 近軸基準(zhǔn)，隱藏X-向的光瞳移動(dòng)0Y-向的光瞳移動(dòng)0Z-向的光瞳移動(dòng)0邊瓣縮減 均勻，因子=0.00000E+000透鏡有效焦距 58.53495(空氣中)透鏡有效焦距 58.53495(在象空間中)透鏡后焦距-1.653826總徑跡412.8295象空間F/# 3.539704近軸加工F/# 3.538158加工F/# 3.416875物方數(shù)值孔徑 0.001163032光圈半徑 20.7165近軸象高度18.44587近軸放大率-0.00823628入射光瞳直徑 16.53668入射光瞳位置 98.89065
出射光瞳直徑 416.1194出射光瞳位置 -1474.6視場(chǎng)類型 毫米的圖像高度最大視場(chǎng) 18.44587初波 0.55透鏡單位 毫米角放大率 0.03974023視場(chǎng) 6視場(chǎng)類型 毫米的圖像高度# X-值 Y-值 高度10.000000 -0.500000 1.00000020.000000 -8.000000 1.00000030.000000 -15.50000 1.0000004 -10.000000 -15.50000 1.0000005 -10.000000 -0.500001.0000006 -10.000000 -8.000000 1.000000漸暈因數(shù)#VDX VDY VCX VCY10.0000000.0000000.0000000.00000020.0000000.0000000.0000000.00000030.0000000.0000000.0000000.00000040.0000000.0000000.0000000.00000050.0000000.0000000.0000000.00000060.0000000.0000000.0000000.000000波長1單位微米# 值 權(quán)重10.5500001.000000表面數(shù)據(jù)總和表面 類型注釋半徑厚度玻璃 直徑錐面物面 標(biāo)準(zhǔn)有限7010.44481.187 01COORDBRK 旋轉(zhuǎn) - 0 -- 02標(biāo)準(zhǔn)元件1 891.9048.4416 S-BSL7 88.62903標(biāo)準(zhǔn)-314.841 1.5 86.23 04標(biāo)準(zhǔn)元件2 327.3686 S-BAH28 78.68405標(biāo)準(zhǔn)58.979 8.1894 68.43 06標(biāo)準(zhǔn)元件3 80.649 7.5797 SF6 61.78307標(biāo)準(zhǔn)153.81941.2782 59.63 08標(biāo)準(zhǔn)元件4 -502.423 6 S-LAL8 52.10709標(biāo)準(zhǔn)62.248 4.5653 48.848010 標(biāo)準(zhǔn)元件5 56.726 8.6561 LF5 49.519011 標(biāo)準(zhǔn)變焦厚度 206.23 20.2006 48.32 012 標(biāo)準(zhǔn)元件6 35.026 6 S-SLM2 35.031013 標(biāo)準(zhǔn)元件7 43.451 12.7 SF6 41.534014 標(biāo)準(zhǔn)85.304 18.8393 43.142015 標(biāo)準(zhǔn)元件8 107.00312.7 SF6 47.11 016 標(biāo)準(zhǔn)元件9 87.444 14.6298S-BSL7 53.336017 標(biāo)準(zhǔn)-65.9911.5 55.634018 標(biāo)準(zhǔn)元件10 151.50111.7851S-BSM14 59.222019 標(biāo)準(zhǔn)變焦厚度 -99.87856.2066 59.46 0STO 標(biāo)準(zhǔn)- 有限 1.2741.433021 COORDBRK旋轉(zhuǎn)- 0 -- -22 標(biāo)準(zhǔn)有限 3.6599 41.734023 環(huán)形元件11 -6444.66 3.81 S-BSL7 42.403024 標(biāo)準(zhǔn)有限 0 42.805025 COORDBRK偏心Y - 2.5-- -26 標(biāo)準(zhǔn)元件12 98.291 6 SF6 101.079 027 標(biāo)準(zhǔn)元件13 68.123 17.6893S-LAL8 94.205028 標(biāo)準(zhǔn)193.07521.4686591.759029 COORDBRK 45度 - 0 -- -30 標(biāo)準(zhǔn) 濾色片 有限 3 BK7 81.35099 031 標(biāo)準(zhǔn)有限 0 80.05754 032COORDBRK -45度 -33.5 -- -33COORDBRK - 0---34標(biāo)準(zhǔn) 濾色片 有限 3BK7 60.43826035標(biāo)準(zhǔn) 有限 0 59.00962036COORDBRK - 13.86---37標(biāo)準(zhǔn) 檢偏器 有限 2BK7 50.32549038標(biāo)準(zhǔn) 有限 47.1325 49.52228039COORDBRK 偏心(8) -0 - - -40標(biāo)準(zhǔn) 元件14 120.934 5.08 SF4 30 041標(biāo)準(zhǔn) 有限 1.380530 042標(biāo)準(zhǔn) 蓋片有限 0.7 BK7 20 043標(biāo)準(zhǔn) ULCD有限 0.007 20 0IMA 標(biāo)準(zhǔn) 有限 20 0表面數(shù)據(jù)詳細(xì)資料表面OBJ 標(biāo)準(zhǔn)表面1COORDBRK注釋 旋轉(zhuǎn)偏心X0偏心Y0關(guān)于X軸的傾斜3.6191關(guān)于Y軸的傾斜0關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面2 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件1表面3 標(biāo)準(zhǔn)表面4 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件2表面5 標(biāo)準(zhǔn)表面6 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件3表面7標(biāo)準(zhǔn)表面8標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件4表面9標(biāo)準(zhǔn)表面10 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件5表面11 標(biāo)準(zhǔn)注釋 變焦厚度表面12 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件6表面13 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件7表面14 標(biāo)準(zhǔn)表面15 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件8表面16 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件9表面17 標(biāo)準(zhǔn)表面18 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件10表面19 標(biāo)準(zhǔn)注釋 變焦厚度表面STO 標(biāo)準(zhǔn)表面21 COORDBRK注釋 旋轉(zhuǎn)偏心X0偏心Y0關(guān)于X軸的傾斜-3.6191關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面22 標(biāo)準(zhǔn)表面23 復(fù)曲面注釋 元件11旋轉(zhuǎn)弧度 0y＾2的系數(shù) 0y＾4的系數(shù) 0y＾6的系數(shù) 0y＾8的系數(shù) 0y＾10的系數(shù)0y＾12的系數(shù)0y＾14的系數(shù)0表面24 標(biāo)準(zhǔn)表面25 COORDBRK注釋 偏心Y偏心X 0偏心Y -31.9731關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面26標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件12表面27標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件13表面28標(biāo)準(zhǔn)表面29COORDBRK注釋 45度偏心X 0偏心Y 0關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于X軸的傾斜-45關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面30 標(biāo)準(zhǔn)注釋 濾色片表面31 標(biāo)準(zhǔn)表面32 COORDBRK注釋 -45度偏心X0偏心Y0關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于X軸的傾斜45關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面33 COORDBRK偏心X0偏心Y0關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于X軸的傾斜45關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面34 標(biāo)準(zhǔn)注釋 濾色片表面35 標(biāo)準(zhǔn)表面36 COORDBRK偏心X0偏心Y0關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于X軸的傾斜-45關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面37 標(biāo)準(zhǔn)注釋 檢偏器表面38 標(biāo)準(zhǔn)表面39 COORDBRK注釋 偏心(8)偏心X0偏心Y0.769關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于X軸的傾斜0關(guān)于Z軸的傾斜0順序 偏心后傾斜表面40 標(biāo)準(zhǔn)注釋 元件14表面41 標(biāo)準(zhǔn)表面42 標(biāo)準(zhǔn)注釋 COORDBRK表面43 標(biāo)準(zhǔn)注釋 ULCD表面IMA 標(biāo)準(zhǔn)折射率數(shù)據(jù)Surf Glass0.5500000 1.000000001 <CRD BRK>1.000000002 S-BSL7 1.518051313 1.000000004 S-BAH28 1.727459625 1.000000006 SF6 1.811858447 1.000000008 S-LAL8 1.715820829 1.0000000010 LF5 1.5844628911 1.0000000012 S-LAM21.7475314413 SF6 1.8118584414 1.0000000015 SF6 1.8118584416 S-BSL71.5180513117 1.0000000018 S-BSM14 1.6052371119 1.0000000020 1.0000000021 <CRD BRK> 1.0000000022 1.0000000023 S-BSL71.5180513124 1.0000000025 <CRD BRK> 1.0000000026 SF6 1.8118584427 S-LAL81.7158208228 1.0000000029 <CRD BRK> 1.0000000030 BK7 1.5185223931 1.0000000032 <CRD BRK> 1.0000000033 <CRDBRK> 1.0000000034 BK7 1.5185223935 1.0000000036 <CRD BRK> 1.0000000037 BK7 1.5185223938 1.0000000039 <CRDBRK> 1.0000000040 SF4 1.7609833541 1.0000000042 BK7 1.5185223943 1.0000000044 1.00000000膨脹數(shù)據(jù)熱系數(shù)SurfGlassTCE00.000000001 <CRD BRK>0.000000002 S-BSL7 7.2000000030.000000004 S-BAH28 6.6000000050.000000006 SF6 8.1000000070.000000008 S-LAL8 6.1000000090.0000000010 LF5 9.1000000011 0.0000000012 S-LAM2 7.4000000013 SF6 8.1000000014 0.0000000015 SF6 8.1000000016 S-BSL7 7.2000000017 0.0000000018 S-BSM14 6.2000000019 0.0000000020 0.0000000021 <CRD BRK>0.0000000022 0.0000000023 S-BSL7 7.2000000024 0.0000000025 <CRD BRK>0.0000000026 SF6 8.1000000027 S-LAL8 6.1000000028 0.0000000029 <CRD BRK> 0.0000000030 BK7 7.1000000031 0.0000000032 <CRD BRK> 0.0000000033 <CRDBRK>0.0000000034 BK7 7.1000000035 0.0000000036 <CRDBRK>0.0000000037 BK7 7.1000000038 0.0000000039 <CRDBRK>0.0000000040 SF4 8.0000000041 0.0000000042 BK7 7.1000000043 0.0000000044 0.00000000本發(fā)明特定實(shí)施例的描述到此結(jié)束。在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的前提下可以上述的許多特征進(jìn)行替換、更改或刪除。例如，可以用另一種顯示器如可變形反射鏡裝置替換反射型LCDs。
權(quán)利要求
1．一種產(chǎn)生有軸的成象光束的投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)包括一個(gè)用于準(zhǔn)直成象光束的準(zhǔn)直透鏡組，該透鏡組的光軸與成象光束的軸成非零的角度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸與成象光束的軸偏心。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的有一個(gè)系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸平行于系統(tǒng)軸。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的有一個(gè)系統(tǒng)軸投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸與系統(tǒng)軸偏心。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的有一個(gè)系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)還包括一個(gè)把照明光束調(diào)節(jié)成成象光束的顯示裝置，顯示裝置與系統(tǒng)軸偏心。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影系統(tǒng)，還包括一個(gè)設(shè)置在顯示裝置和準(zhǔn)直透鏡組之間的場(chǎng)透鏡，場(chǎng)透鏡有一個(gè)與系統(tǒng)軸偏心的光軸。
7．根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影系統(tǒng)，還包括一個(gè)設(shè)置成接收準(zhǔn)直的成象光束的投影透鏡組，投影透鏡組具有關(guān)于準(zhǔn)直透鏡組的光軸偏心的光軸。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影系統(tǒng)，其特征在于投影透鏡組的光軸與準(zhǔn)直透鏡組的光軸形成一個(gè)非零角。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的有一個(gè)系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸與系統(tǒng)軸偏心。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的有一個(gè)系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)還包括一個(gè)把入射光束調(diào)制成成象光束的顯示裝置，顯示裝置與系統(tǒng)軸偏心。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的有一個(gè)系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)，還包括一個(gè)設(shè)置在顯示裝置和準(zhǔn)直透鏡組之間的場(chǎng)透鏡，場(chǎng)透鏡有一個(gè)與系統(tǒng)軸偏心的光軸。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組包括一個(gè)分區(qū)的寬視野透鏡。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組還包括一個(gè)校正由投影系統(tǒng)在成象光束中引入的象差的象差補(bǔ)償元件。
14．一種投影系統(tǒng)，包括一個(gè)照明源，用于在第一光路發(fā)射照明光束；一個(gè)顯示裝置，設(shè)置在第一光路中，用于把照明光束調(diào)制成成象光束，并沿第二光路反射成象光束；和一個(gè)準(zhǔn)直透鏡組，設(shè)置在第二光路中并具有一個(gè)與第二光路成非零角度的光軸，用于準(zhǔn)直成象光束。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸與第二光路偏心。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸平行于第一光路和第二光路形成的角度的角分線。
17．根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸與第一光路和第二光路形成的角度的角分線偏心。
18．根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，其特征在于顯示裝置與第一光路和第二光路形成的角度的角分線偏心。
19．根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，還包括一個(gè)在第一光路和第二光路中鄰近顯示裝置設(shè)置的場(chǎng)透鏡，該場(chǎng)透鏡與第一光路和第二光路形成的角度的角分線偏心。
20．根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影系統(tǒng)，還包括一個(gè)設(shè)置成接收準(zhǔn)直的成象光束的投影透鏡組，投影透鏡組具有關(guān)于準(zhǔn)直透鏡組的光軸偏心的光軸。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的投影系統(tǒng)，其特征在于投影透鏡組的光軸與準(zhǔn)直透鏡組的光軸成非零角。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的投影系統(tǒng)，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸平行于第一光路和第二光路形成的角度的角分線。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的投影系統(tǒng)，其特征在于顯示裝置與上述角分線偏心。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的投影系統(tǒng)，還包括一個(gè)在第一光路和第二光路中鄰近顯示裝置設(shè)置的場(chǎng)透鏡，該場(chǎng)透鏡與上述角分線偏心。
25．一種投影顯示圖像的方法，該方法包括通過使成象光束穿過光軸與成象光束的軸偏心的準(zhǔn)直透鏡組來準(zhǔn)直帶軸成象光束的步驟。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的投影顯示圖像的方法，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組包括分區(qū)的寬視野透鏡。
27．根據(jù)權(quán)利要求25所述的投影顯示圖像的方法，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸與成象光束的軸偏心。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影顯示圖像的方法，還包括通過使準(zhǔn)直后的成象光束穿過投影透鏡組來投影顯示圖像的步驟，投影透鏡組具有與準(zhǔn)直透鏡組的光軸偏心的光軸。
29．根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影顯示圖像的方法，還包括通過使準(zhǔn)直后的成象光束穿過投影透鏡組來投影顯示圖像的步驟，投影透鏡組具有與成象光束的軸形成非零角的光軸。
30．一種在具有系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)中使用的根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影顯示圖像的方法，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組的光軸平行于系統(tǒng)軸。
31．一種在具有系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)中使用的根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影顯示圖像的方法，還包括通過使準(zhǔn)直后的成象光束穿過投影透鏡組來投影顯示圖像的步驟，投影透鏡組具有與系統(tǒng)軸形成非零角度的光軸。
32．一種在具有系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)中使用的根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影顯示圖像的方法，還包括通過從顯示裝置反射照明光束來產(chǎn)生成象光束的步驟，顯示裝置與系統(tǒng)軸偏心。
33．一種在具有系統(tǒng)軸的投影系統(tǒng)中使用的根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影顯示圖像的方法，還包括使成象光束通過場(chǎng)透鏡的步驟，場(chǎng)透鏡具有與系統(tǒng)軸偏心的光軸。
34．根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影顯示圖像的方法，其特征在于準(zhǔn)直透鏡組包括一個(gè)分區(qū)的寬視野透鏡。
35．一種投影系統(tǒng)，包括一個(gè)照明源，用于沿第一光路發(fā)射照明光束；一個(gè)顯示裝置，設(shè)置在第一光路中，用于把照明光束調(diào)制成成象光束，并沿與第一光路形成非零角度的第二光路反射成象光束；一個(gè)準(zhǔn)直透鏡組，設(shè)置在第二光路中并具有一個(gè)與第二光路成非零角度的光軸，用于沿第三光路準(zhǔn)直成象光束，第三光路與第二光路成非零角；和一個(gè)投影透鏡組，具有以第三光路為中心的光軸。
36．根據(jù)權(quán)利要求35所述的投影系統(tǒng)，還包括一個(gè)偏振器，設(shè)置在照明源和顯示裝置之間的第一光路中，用于對(duì)照明光束起偏；和一個(gè)檢偏器，設(shè)置在顯示裝置和準(zhǔn)直透鏡組之間的第二光路中，用于對(duì)成象光束檢偏。
37．根據(jù)權(quán)利要求36所述的投影系統(tǒng)，還包括分色裝置，設(shè)置在偏振器和照明源之間，把照明光束分成多束彩色照明光束；多個(gè)顯示裝置，每個(gè)與各個(gè)彩色照明光束相關(guān)聯(lián)，用于調(diào)制相關(guān)聯(lián)的照明光束以形成相關(guān)的彩色成象光束；和一個(gè)顏色合并裝置，用于把彩色的成象光束合并成成象光束。
38．根據(jù)權(quán)利要求36所述的投影系統(tǒng)，還包括多個(gè)偏振器，每個(gè)與多個(gè)顯示裝置中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，設(shè)置在相關(guān)的顯示裝置和分色裝置之間；和多個(gè)檢偏器，每個(gè)與多個(gè)顯示裝置中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，設(shè)置在相關(guān)的顯示裝置和分色裝置之間。
全文摘要
一種投影系統(tǒng)(300),該投影系統(tǒng)包括一個(gè)用于準(zhǔn)直成象光束(320)的準(zhǔn)直透鏡組(312),該準(zhǔn)直透鏡組(312)具有一個(gè)相對(duì)于成象光束(320)的軸(322)偏心的光軸(328)。另外,準(zhǔn)直透鏡組(312)的光軸(328)與成象光束(320)的軸(322)形成一個(gè)非零角。該偏心的準(zhǔn)直透鏡組(312)允許使用較多的常規(guī)投影光學(xué)器件,且不產(chǎn)生不理想的投影圖像移位。
文檔編號(hào)H04N9/31GK1285928SQ98812823
公開日2001年2月28日 申請(qǐng)日期1998年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月14日
發(fā)明者馬修·F·博恩, 唐納德·G·科克 申請(qǐng)人:奧羅拉系統(tǒng)公司