透反式色彩再現(xiàn)的制作方法

專利名稱：透反式色彩再現(xiàn)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的公開實施例涉及彩色視頻投影系統(tǒng)的領域。更具體地，本發(fā)明的公開實施例涉及彩色視頻投影系統(tǒng)中的色彩再現(xiàn)。
背景技術：
更快速切換液晶和數字微鏡技術近來的發(fā)展，已使得能夠制造單板投影系統(tǒng)。這些投影系統(tǒng)可以使用連續(xù)式或滾顯式濾色器，以橫越顯示器滾顯色彩，每次一行更新顯示器，而非更新整個幀。這種方法對于某些具有慢響應時間的液晶顯示器來說尤其有用。已經開發(fā)出色輪和色鼓，以提供在更新顯示器的行時橫越顯示器滾顯的色彩帶。這些濾色器實現(xiàn)了向顯示器的一個部分透射僅一種色彩(典型的是，紅色、綠色，或藍色)的光。這種顯示器基于圖像數據選擇性地透射各種單色光的部分。透射型顯示器可以通過反射或吸收一種偏光的光而透射另一種偏光的光來完成選擇性透射。未透射的光因濾色器或顯示器而不產生效率地在系統(tǒng)中損耗。這導致了調光顯示器(dimmer display)或者需要更亮的光源。在投影儀中，調光顯示器更難于觀看，而更亮的光源增加了功耗、需要耗散的熱量，以及投影儀系統(tǒng)的成本。


在附圖中通過舉例而非限制的方式，例示了本發(fā)明的實施例，其中，類似的標號指示相似的部件，并且其中圖1是根據本發(fā)明實施例的，向顯示器提供光的包括色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)的照明排布結構的簡化圖示平面圖；圖2A和2B示出了根據本發(fā)明實施例的，通過滾顯透反式濾色器產生的在兩個時刻聚焦在顯示器上時的光的圖；
圖3是根據本發(fā)明實施例的透反式濾色器的橫截面圖；圖4是根據本發(fā)明實施例的，向顯示器提供光的在色彩再現(xiàn)路徑中包括光學積分器(integrator)的照明排布結構的多個變型例的簡化圖示平面圖；圖5是根據本發(fā)明實施例的，包括將再現(xiàn)光耦合回直接光路中的色彩再現(xiàn)路徑的照明排布結構的多個變型例的簡化圖示平面圖；圖6是根據本發(fā)明實施例的，向顯示器提供光的包括具有中繼光學排布結構和鏡的色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)的照明排布結構的簡化圖示平面圖；圖7是根據本發(fā)明實施例的，向顯示器提供光的包括具有中繼光學排布結構和光學積分器的色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)的照明排布結構的簡化圖示平面圖；圖8是根據本發(fā)明實施例的，向顯示器提供光的包括色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)和偏光再現(xiàn)子系統(tǒng)的照明排布結構的簡化圖示平面圖；以及圖9是根據本發(fā)明實施例的，示出視頻單元耦合至包括圖像投影光學裝置和照明排布結構的投影系統(tǒng)的視頻投影系統(tǒng)的簡化圖示平面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例涉及多媒體彩色投影儀，更具體地，涉及照明排布結構中的色彩再現(xiàn)和/或偏光再現(xiàn)。
在下面的詳細描述中，參照構成說明書的一部分的附圖，在附圖中，始終用類似的標號指示類似的部分，并且在附圖中，按例示的方式示出了其中可以實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例。應當理解，也可利用其他實施例，并且在不脫離本發(fā)明實施例的范圍的情況下，可以進行結構或邏輯上的改變。還應當注意，在對附圖的討論中可以使用諸如上、下、前、后的方向。使用這些方向便于對附圖的討論，而非旨在限制本發(fā)明實施例的應用。因此，下面的詳細描述不應理解為具有限制性的意義，而本發(fā)明實施例的范圍由所附權利要求及其等同物來限定。
圖1例示了根據本發(fā)明實施例的，向顯示器14提供光的包括再現(xiàn)子系統(tǒng)18的照明排布結構6的簡化圖示平面圖。光源8可以光學耦合至透反式濾色器12，以使透反式濾色器12接收光源8產生的光的至少一部分。接著，透反式濾色器12可以向顯示器14透射光的一部分而反射光的另一部分。再現(xiàn)子系統(tǒng)18可以光學耦合至透反式濾色器12，以使其接收反射光。接著，可以通過再現(xiàn)子系統(tǒng)18對該反射光進行再現(xiàn)，并且將其再引入至透反式濾色器12。
光源8根據具體應用可以是常規(guī)設計或任何其它設計。在一個實施例中，光源8可以包括安裝在橢圓形反射鏡的焦點處的弧光燈。在橢圓形反射鏡與透反式濾色器12之間可以設置任選的凹凸透鏡(meniscuslens)(未示出)，以會聚光并減小錐角。本發(fā)明的實施例可以采用會聚(示出)光源或發(fā)散光源以適應下游光學結構。白光可以沿入射軸10傳播，并且以入射角θ照在透反式濾色器12的表面上。透反式濾色器12可以透射一定通帶16內的光，而反射這些通帶16外的光。透射光13可以對顯示器14進行照明。雖然這個實施例尤其適合于利用諸如液晶顯示器或液晶光閥的透射型顯示器的投影系統(tǒng)，但是，不同實施例可以使用經恰當修改(包括將光再成像到反射板上)的任何其它反射型或透射型顯示器。
反射光可以沿反射軸16向再現(xiàn)子系統(tǒng)18的輸入部18a行進。輸入部18a可以設置在反射軸16上，該反射軸16與入射軸10不重合，以使為聚集反射光所需的光組件不干擾入射光。反射軸16和入射軸10在透反式濾色器12的表面處相交。
再現(xiàn)子系統(tǒng)18可以將反射光重定向回透反式濾色器12，作為沿再現(xiàn)軸20的再現(xiàn)光。在各個不同的實施例中，再現(xiàn)軸20(即，再現(xiàn)光被再引入至透反式濾色器12所沿的軸)根據再現(xiàn)子系統(tǒng)的特性，可以與反射軸16、入射軸10重合，或者與任一軸都不重合。在再引入后，再現(xiàn)光20中的一些可以透射至顯示器14。在這個實施例中，再現(xiàn)光20可以通過再現(xiàn)子系統(tǒng)的輸入部18a射出，然而，其它實施例可以針對再現(xiàn)子系統(tǒng)18設置分立的輸入部和輸出部。
在顯示器14處，光源8產生的角強度分布，即，作為入射角θ的函數的光透射進入到投影透鏡的入射光瞳的角展度(angular spread)，可能看起來像兩個相疊的拉長亮斑。上亮斑可以源于來自入射軸10的光，而下亮斑可以是沿反射軸20返回的光。光分布在與兩個垂直排列斑正交的水平方向上(該水平線可以被視為通過圖中的紙平面的線)。兩個亮斑對應于平均入射角θ接近垂直于顯示器14的中央區(qū)域。如果恰當地選擇并定位透反式濾色器12和顯示器14，則可以利用照明的該橢圓形分布特性，來改進系統(tǒng)的效率。例如，在其中顯示器14包括數字微鏡裝置的實施例中，我們可以利用通過恰當調整微鏡的傾斜方向而實現(xiàn)的非對稱光瞳，這通常會限制一個方向上的光瞳大小(以便獲得高對比度)。光瞳非對稱性可以與正交于鏡的傾斜方向的方向匹配，以利用這個特性。
圖2A和2B示出了根據本發(fā)明一個實施例的，通過滾顯透反式濾色器12產生的聚焦在顯示器14上時光的圖。光場26可以包括多種色彩(例如，原色，其對應于滾顯透反式濾色器12的各段)的滾顯帶。在圖2A中，光場26被分成三個帶紅光帶28、綠光帶30，以及藍光帶32。這些帶橫越光場移動，從而在稍后示出同一光場26的圖2B中，這些帶已經移到光場下。藍光帶32已經部分地滾離光場的底部，并且已經部分地再出現(xiàn)在頂部。這種方法使得可以幾乎恒定地照明顯示器的全部行而不是一些行。僅正改變成下一色彩的行對于圖像無效。在彩色帶之間可以設置黑帶(未示出)，以防止正在改變的行影響顯示器14。
透反式濾色器12可以用于使光源和滾顯顯示器14同步，以便在恰當的時間以恰當的色彩對顯示器14的每一行進行照明。可以適于這類應用的透反式濾色器12的示例包括但不限于旋轉棱鏡、旋轉色鼓、連續(xù)色彩再捕獲輪，以及帶調制濾波器。它們都具有這樣的特征，即，可以同時向顯示器14透射許多色彩，通常為三原色，例如，紅色、綠色以及藍色。
圖3示出了根據本發(fā)明一個實施例的透反式濾色器12的橫截面圖。在這個實施例中，透反式濾色器12包括紅光通帶36、綠光通帶38以及藍光通帶40。這些彩色光通帶允許與特定色彩相對應的頻率范圍通過濾色器，而同時反射這些范圍之外的頻率。沿入射軸行進的白光42照在透反式濾色器12的表面上。紅光通帶36可以透射紅色光帶44中的光，而反射青光46(或者藍光與綠光的組合)。綠光通帶38可以透射綠色光帶48中的光，而反射品紅光50(或藍光與紅光的組合)。最后，藍光通帶40可以透射藍色光帶52中的光，而反射黃光54(紅光與綠光的組合)。
圖4是根據本發(fā)明實施例的向顯示器提供光的包括位于色彩再現(xiàn)路徑中的光學積分器的照明排布結構的多個變型例的簡化圖示平面圖。在圖4A中描繪的第一實施例中，類似于針對圖1討論的光源的光源8使入射光照在透反式濾色器12上。透射該光中的包括與關聯(lián)色彩光通帶相匹配的色彩波長的部分，而沿反射軸向再現(xiàn)子系統(tǒng)18反射這些通帶之外的波長。在包括R光通帶、G光通帶、B光通帶的實施例中，C光、M光、Y光可以是相應的反射光。
這個實施例的再現(xiàn)子系統(tǒng)18可以包括在其輸入處的光學部件60、光學積分器58，以及鏡62。光學部件60把反射光成像到光學積分器58的第一端部處的開孔58A上。這個實施例的光學積分器58可以是實心玻璃光積分通道(light-integrating tunnel)，其通過全內反射積分反射光。
該通道積分器58可以具有設置在通道的第二端部58B處或者其附近的鏡62。鏡可以是任何類型的反射面或反射恰當波長的覆層。鏡62可以是分立的光學部件，或者其可以是施敷到通道的第二端部58B的覆層。該鏡將光重定向回開孔58A。C光帶、M光帶、Y光帶在退出通道之前因行進長度是通道長度的兩倍而被充分地積分。再現(xiàn)的積分光可以返回通過光學部件60，以被再引入至透反式濾色器12，從而給光第二次透射的機會。在另一實施例中，再現(xiàn)積分器58的開孔58A可以接收從透反式濾色器12直接反射而不通過光學部件60的光。
在上述實施例中，來自光源8的入射光未被積分，這在視頻投影系統(tǒng)中可能是有用的，因為隨著中央峰值亮度的增大，感受到的亮度更大。從而，均勻分布的再現(xiàn)光可以增加角落處的強度。
圖4B描繪了在入射光徑上包括光學積分器56的實施例。這個光學積分器56可以是具有錐形橫截面區(qū)域以適合具體應用的積分通道。典型的通道具有矩形橫截面，并且是直型的或者在其靠近光源的入口處較小而在其出口處較大。光學積分器56的輸出孔可以具有與下游顯示器的縱橫比(即，圖像的寬與高之間的比率)相匹配的縱橫比。盡管這個實施例描述了玻璃棒型積分器，但是本發(fā)明的其它實施例可以使用對蠅眼式透鏡積分器(double flyseye lens integrator)，或者任何其它在射出積分器時提供大致均勻光分布的足夠有效的積分裝置。
在各種實施例中，光學積分器56的出口孔可以具有提供符合常規(guī)顯示標準的投影顯示格式的橫截面縱橫比。顯示標準的一些示例包括SVGA(超視頻圖形陣列)、XGA(擴展圖形陣列)、UXGA(超XGA)、WUXGA(寬屏幕超XGA)，以及HDTV(高清晰度電視)。這些顯示標準通常是分辨率、按比特測量的色深度以及按赫茲測量的刷新率的組合。SVGA、XGA以及UXGA都具有4∶3的縱橫比。HDTV具有16∶9的縱橫比，而WUXGA的縱橫比是16∶10。
圖4C描繪了與圖4B中討論的實施例相似的實施例，然而，這個實施例包括為把光學積分器56的輸出孔聚焦到顯示器14上而使用的成像透鏡61。
圖5是包括將反射光耦合回入射光路徑中的色彩再現(xiàn)路徑的照明排布結構的各種實施例的簡化圖示平面圖。具體地，在圖5A、5B以及5C中描述的實施例中，再現(xiàn)子系統(tǒng)18通過利用一系列反射裝置64和68把反射光耦合回入射軸上的光學積分器56中，來再現(xiàn)反射光。參照圖5A，再現(xiàn)子系統(tǒng)18利用在來自光源8的照明的中央的“洞”。弧光燈照明通常具有因弧光燈遮蔽橢圓形反射器而造成的“中間洞”效應。該實施例通過在“洞”中設置了小反射器68，以將再現(xiàn)光再引入至入射軸上的光學積分器56中，從而最終引入到透反式濾色器12，來利用這種效應。在這種架構中，光可以通過再現(xiàn)子系統(tǒng)而連續(xù)地再現(xiàn)，直到其透射至顯示器14為止。而且，為了增大再現(xiàn)光量，可以使用特別設計的光學裝置來最優(yōu)化再現(xiàn)光束的角特性。
圖5B中描繪的另選實施例示出了靠近光學積分器56的入口設置的反射器68，僅略微減少來自光源8的入射光量。盡管這些實施例描繪了利用反射器鏡64和68來使光通過再現(xiàn)子系統(tǒng)，但是，其它實施例可以使用其它類型的光定向技術，例如，光纖。
圖5C中描繪的實施例類似于圖5B中的實施例，然而，再現(xiàn)子系統(tǒng)18包括光學積分器57，以積分由透反式濾色器12反射的光。光學積分器57還可以并入到圖5A中的實施例中。
由圖5描繪的實施例示出了通過積分器56的端部把反射光耦合回積分器56中。然而，在積分器56是實心玻璃通道的情況下的實施例中，也可以通過通道的側面引入光。
圖6是根據本發(fā)明一個實施例的向顯示器14提供光的包括具有中繼光學排布結構74和鏡82的色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)18的照明排布結構的簡化圖示平面圖。簡要地說，該實施例描繪了具有包括在入射路徑和反射路徑中的各種部分的中繼光學排布結構74。
具體地，光源8把光定向到諸如上述通道的光學積分器56中，所述光學積分器56積分光并且對其給出期望的橫截面形狀。射出通道56的光可能因光通道的設計而實質上是焦闌的(telecentric)。然而，可以使用任何其它焦闌照明源或者非焦闌照明源，來代替在這個實施例中討論的光源/通道組合。來自通道56的光可以進入成像透鏡72，接著進入在此實施例中由中繼透鏡組成的中繼光學排布結構74。兩個透鏡72和74可以設計成在顯示器處產生來自光源的照明的焦闌圖像。成像透鏡72使光源的中間圖像處在兩個透鏡72與74之間的中間位置76處。接著，中繼透鏡74把中間光瞳76成像在無窮遠，而將通道56的輸出圖像創(chuàng)建到顯示器14上?？梢詫υ摴鈱W排布結構進行恰當的修改，以適應各種實施例的光源、光學積分器或顯示器大小的差異。
這些透鏡72和74在適當的情況下可以是單個或多個不同類型的光學組件。在一個實施例中，透鏡可以是常規(guī)球面透鏡。另外，可以包括各種不同的非球面表面、衍射表面或菲涅耳表面，可以期望它們實現(xiàn)本系統(tǒng)的成本和尺寸目標。在適當的情況下，還可以增加棱鏡、鏡、以及另外的修正部件，以針對預期應用對照明光進行彎折、彎曲或修改。
更詳細地考慮圖6中的實施例中涉及的焦距，成像透鏡72具有焦距f1，該焦距f1等于從其焦平面到通道56的出射孔的距離。因此，成像透鏡72形成燈圖像，并且其出射光瞳位于距離為f1的位置76處。中繼透鏡的第一部分78具有焦距f2，并且位于距離中間位置76和顯示器14為f2的距離處。中繼透鏡的第一部分78，把來自成像透鏡72的光瞳(即，中間位置76處的燈圖像)重成像在無窮遠處，以在顯示器14處進行焦闌照明。第一部分78可以設計成把通道56的出射孔成像在顯示器14處。類似于參照圖1所述，從第一部分78向顯示器14行進的光將沿著入射軸行進。
從圖6中可見，成像透鏡72相對于通道56居中。換言之，成像透鏡72的光軸對準通道56的中心，然而，也可以采用其它結構。中繼透鏡74可以相對于通道56和光源8偏心。這使得在顯示器14處的照明是離軸的，從而半充滿系統(tǒng)的廣度 中繼透鏡74偏心至其光軸靠近光源8的圖像的光路的邊緣或完全在該光路之外的程度。這種偏心使得針對再現(xiàn)子系統(tǒng)18的輸入落在不同于入射軸的軸上。然而，如圖6所示，中繼透鏡74相對于顯示器14大致居中。這意味著，來自光源8的光到達相對于顯示器14偏心的成像透鏡72，而中繼透鏡74使該光的圖像居中在顯示器14上。
如圖所示，透鏡不需要相對于通道56或顯示器14精確地居中。如果如此調節(jié)其它透鏡，則每個透鏡都可以略微移動。另外，如果按一角度設置透反式濾色器12，則由此可以移動中繼透鏡74。在例示實施例中的透鏡的設置可以減小光學排布結構的尺寸，然而，可以采用各種不同的方式移動部件，以滿足特定尺寸并形成特定實施例的因素限制。
當入射光照在透反式濾色器12上時，一些色彩光帶可以通過(例如，R、G、B)，而其它色彩光帶(例如，C、M、Y)可以沿著符合反射軸的軌跡反射，類似于圖1的討論。在由圖6描繪的實施例中，再現(xiàn)子系統(tǒng)18由中繼透鏡的第二部分80和鏡82組成。在這個實施例中，再現(xiàn)光學排布結構的第二部分的焦距等于第一部件的焦距f2。在這個實施例中，鏡82可以設置在中繼透鏡的第二部分80的成像焦點處，該成像焦點在前面討論過的中間焦點的直接上方。在其它實施例中，中繼光學排布結構74的兩個部件可以具有不同的焦距，由此，相應地可以調節(jié)鏡82的定位。
中繼透鏡74的兩個部件不一定互斥，因為如圖所示，它們可以部分交疊。某些光線的入射軸與其它光線的反射軸可以通過中繼透鏡74的同一區(qū)域。然而，在此實施例中，各特定光線從中繼透鏡的第一部分78起在其入射軸上行進，而在其反射軸上向中繼透鏡的第二部分80行進。這可以通過保持入射角θ小于90度來實現(xiàn)。這可以通過把入射軸的起點設置在入射軸與透反式濾色器12相交的點下方來實現(xiàn)，如以上述偏置透鏡(off-lens)結構所示。這還可以通過使透反式濾色器12傾斜來實現(xiàn)。
在一個實施例中，鏡82可以略微傾斜，以便將C、M、Y光帶沿著不同的軌跡反射回中繼透鏡的第二部分80。由此，中繼透鏡的第二部分80將C、M、Y光帶再引入至透反式濾色器12的與初始反射C、M、Y光帶的區(qū)域不同的區(qū)域處。再引入至透反式濾色器12的不同部分處可以導致增加通過通帶的透射光。在一實施例中，鏡82可以設計成，使得從透反式濾色器12的底部反射的光線按向上的角度從鏡82反射，以使光被再引入至靠近透反式濾色器12的頂部處。在本發(fā)明的其它實施例中，可以采用本領域公知的特定校準方法，以增加特定光學架構的效率。
圖7是根據本發(fā)明實施例的，向顯示器14提供光的包括具有中繼光學積分器92的色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)的照明排布結構的簡化圖示平面圖。在這個實施例中，照明排布結構的功能性類似于圖6，然而，鏡82被替換成折鏡(fold lens)86、透鏡88以及光學積分器92。光學積分器92可以類似于圖4中的光學積分器58。透鏡88可以將C色光帶、M色光帶、Y色光帶聚焦在光學積分器90的輸入孔上。鏡94可以設置在光學積分器92的遠端部處或其附近，以使光被重定向大致沿原再現(xiàn)軌跡返回，直到積分光被再引入到透反式濾色器12上。再現(xiàn)積分光的部分可以透射過透反式濾色器12的通帶，而照在顯示器14上。
圖8描繪了組合有偏光再現(xiàn)和色彩再現(xiàn)的本發(fā)明的實施例。此實施例可以包括與圖6類似的光學架構，然而，此實施例通過增加透反式偏光器98、鏡102以及四分之一波片104而使得可以再現(xiàn)偏光。一種偏光狀態(tài)(通常為P偏光)可以通過透反式偏光器98透射到透反式濾色器14。在附圖中用與表示光傳播路徑的線相交的短橫線來表示P偏光的光線。這些線表示在圖紙平面中垂直排列的偏光矢量。另一偏光狀態(tài)(通常為S偏光)向鏡102反射。在附圖中用通過表示光傳播路徑的線連接在一起的小開圓表示S偏光的光線。這些圓圈表示垂直于圖紙平面的偏光矢量。
接著，鏡102可將S偏光的光反射回透反式偏光器98，透反式偏光器98可以沿光源的方向反射該光。根據該偏置透鏡結構，該光可以通過將偏光方向旋轉到大致P偏光的四分之一波片104，接著，可以被鏡82反射回透反式偏光器98，在該透反式偏光器98處，光線可以透射至透反式濾色器12。
四分之一波片104或某種其它偏光轉換裝置可以設置在鏡82與透反式偏光器98之間的任何位置處。這還可以是四分之一波膜或設置在鏡上的覆層。這種系統(tǒng)可以包括在顯示器后面的諸如碘基PVA(聚乙烯醇)膜或線柵偏光器的偏光檢偏器，以濾除任何雜散的S偏光光，從而增強對比度。對于特定應用或照明系統(tǒng)，在恰當的情況下，檢偏器和偏光過濾器還可以設置在系統(tǒng)的其它位置處。
透反式偏光器98例如可以是大致允許一種偏光狀態(tài)的全部光通過，而大致反射另一種基本正交的偏光狀態(tài)的全部光的棱鏡型或片型偏光分束器，或者任何其它類型的裝置。片型PBS的示例包括但不限于線柵偏光器、膽甾型偏光器(cholesteric polarizer)、聚合物膜疊層，或介質涂覆疊層。
許多類型的透反式偏光器和偏光分束器都可以具有在正交軸之間不同的角度相關透射范圍。在例如水平軸的一個軸上，可以透射的入射光角度的范圍比例如垂直軸的其它正交軸上的大?？梢酝ㄟ^恰當地定位偏光材料來利用上面討論的橢圓形亮斑特性，以使具有更大角度透射特性或更大角度容許度的軸與照明的角度亮度分布對齊。換言之，通過使亮斑的拉長方向與特定偏光器的高對比度等對比度曲線的方向相匹配，來改進系統(tǒng)的透射率。這可以實現(xiàn)通過亮度和對比度的相當量的增加而實現(xiàn)的效率增加。
圖9是根據本發(fā)明實施例的，包括耦合至投影系統(tǒng)112的視頻單元110的系統(tǒng)的簡化圖示平面圖。在此實施例中，視頻單元110向投影系統(tǒng)112發(fā)送視頻信號，該投影系統(tǒng)112包括圖像投影光學裝置114和照明排布結構116。照明排布結構116可以類似于根據本發(fā)明的教導描述的各種實施例中的任何一個。在一個實施例中，圖像投影光學裝置114可以包括耦合至投影透鏡的透射型液晶光閥排布結構，以把該光閥成像在屏幕上。在其它實施例中，圖像投影光學裝置114可以包括反射型顯示器，而非透射型顯示器。視頻單元110可以包括向投影儀傳送視頻信號的個人計算機或膝上型計算機、DVD、機頂盒(STB)、攝像機、錄像機、或任何其它合適的裝置。該系統(tǒng)可以用作針對計算機產生的幻燈片的投影儀和針對數字源成像的投影儀；然而，也可以進行諸如游戲、電影、電視、廣告以及數據顯示的許多其它應用。
盡管為了描述優(yōu)選實施例的目的，已在此例示并描述了具體實施例，但是，本領域普通技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用設計以實現(xiàn)相同目的的寬泛的各種另選和/或等同實現(xiàn)來替換示出并描述的具體實施例。本領域技術人員很容易理解，可以采用非常寬泛的各種實施例來實施本發(fā)明。本應用將覆蓋對在此討論的實施例的任何修改或變型。因此，顯然本發(fā)明僅受權利要求及其等同物限制。
權利要求
1.一種裝置，該裝置包括光源，該光源用于產生光；透反式濾色器，該透反式濾色器光學地耦合至所述光源，以接收沿入射軸的光，所述透反式濾色器包括至少一個色彩通帶，以在所述入射軸與反射軸不重合的情況下，透射一頻率范圍內的至少一部分光，而沿所述反射軸反射所述頻率范圍外的至少一部分光；以及再現(xiàn)子系統(tǒng)，該再現(xiàn)子系統(tǒng)光學地耦合至所述透反式濾色器，具有位于所述反射軸上的輸入部，并具有輸出部，該再現(xiàn)子系統(tǒng)通過所述輸入部接收反射光，并且通過所述輸出部向所述透反式濾色器發(fā)射再現(xiàn)光。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述透反式濾色器是由旋轉色鼓、旋轉螺旋色輪以及帶調制濾波器組成的組中的一個。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述透反式濾色器包括由紅光通帶、綠光通帶以及藍光通帶組成的組中的至少一個。
4.根據權利要求1所述的裝置，該裝置還包括顯示器，該顯示器光學地耦合至所述透反式濾色器，以接收從所述透反式濾色器透射的光。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中，所述顯示器是透射型液晶光閥。
6.根據權利要求4所述的裝置，該裝置還包括所述顯示器大致居中在光軸上；中繼光學排布結構，該中繼光學排布結構大致設置在所述顯示器的所述光軸的第一側，以接收來自所述光源的光，并且沿所述入射軸向所述透反式濾色器透射所述光；并且所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部被設置在所述顯示器的所述光軸的第二側。
7.根據權利要求6所述的裝置，該裝置還包括中繼透鏡，該中繼透鏡大致居中在所述顯示器的所述光軸上；并且所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部和所述中繼光學排布結構都包括所述中繼透鏡的部分。
8.根據權利要求6所述的裝置，該裝置還包括光學積分器，該光學積分器用于接收來自所述光源的光，并且向成像透鏡透射所述光，該成像透鏡用于向所述中繼光學排布結構透射所述光。
9.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述再現(xiàn)子系統(tǒng)還包括第一鏡，該第一鏡用于接收來自所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部的反射光中的一部分，并且將所述反射光中的所述一部分重定向回所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部；并且所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部大致與該再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸出部相同。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述再現(xiàn)子系統(tǒng)還包括光學積分器，該光學積分器具有第一端部，該第一端部用于接收來自所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部的光；并且所述第一鏡設置在所述光學積分器的第二端部上或其附近，以使所述光通過所述光學積分器反射回所述第一端部。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述再現(xiàn)子系統(tǒng)還包括折鏡，該折鏡用于接收來自所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部的光，并且向成像透鏡反射該光，該成像透鏡用于將所述光成像在所述光學積分器的所述第一端部上。
12.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述第一鏡略微傾斜，以使所述光被通過略微不同的路徑重定向回所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部。
13.根據權利要求9所述的裝置，該裝置還包括第二鏡；透反式偏光器，該透反式偏光器用于接收來自所述中繼光學排布結構的光，以向所述透反式濾色器透射第一偏光狀態(tài)的光，并且向所述第二鏡反射第二偏光狀態(tài)的光；所述第二鏡適于把所述第二偏光狀態(tài)的光反射回所述透反式偏光器，從而導致該光離開所述透反式偏光器而朝所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部反射；以及四分之一波片，該四分之一波片位于所述第一鏡與所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部之間，用于將所述第二偏光狀態(tài)的光改變?yōu)樗龅谝黄鉅顟B(tài)的光。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中，所述四分之一波片包括所述第一鏡上的覆層。
15.根據權利要求1所述的裝置，該裝置還包括第一光學積分器，該第一積分器包括輸入孔和輸出孔，所述輸入孔用于接收來自所述光源的光，而所述輸出孔用于向所述透反式濾色器透射光。
16.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述再現(xiàn)子系統(tǒng)還包括第二光學積分器，該第二光學積分器具有第一端部，該第一端部用于接收來自所述透反式濾色器的反射光。
17.根據權利要求16所述的裝置，其中，所述再現(xiàn)子系統(tǒng)包括一鏡，該鏡設置在所述第二光學積分器的第二端部上或其附近，以使光通過所述第二光學積分器反射回所述第一端部并向著所述透反式濾色器射出。
18.根據權利要求17所述的裝置，其中，所述再現(xiàn)子系統(tǒng)包括光學部件，該光學部件用于把來自所述透反式濾色器的反射光成像在所述第二光學積分器的所述第一端部上。
19.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸出部被光學地耦合至所述第一光學積分器。
20.一種方法，該方法包括以下步驟產生步驟，其從光源產生光；透反射步驟，其利用透反式濾色器接收沿入射軸的光，透射一頻率范圍內的光，并且沿與所述入射軸不重合的反射軸反射在所述頻率范圍外的光；以及再現(xiàn)步驟，通過向所述透反式濾色器再引入反射光來再現(xiàn)該反射光。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，所述再現(xiàn)步驟包括以下步驟在向所述透反式濾色器再引入所述反射光之前對該反射光進行積分。
22.根據權利要求20所述的方法，其中，所述再現(xiàn)步驟包括以下步驟沿與所述反射軸不重合的再現(xiàn)軸再引入所述光。
23.根據權利要求22所述的方法，該方法還包括以下步驟透射步驟，其向所述透反式濾色器透射第一偏光方向的光；反射步驟，其反射第二偏光方向的光；以及再現(xiàn)透射步驟，其通過把所述第二偏光方向的光改變至所述第一偏光方向來再現(xiàn)該光，并且向所述透反式濾色器透射該光。
24.根據權利要求22所述的方法，其中，所述再現(xiàn)軸與所述入射軸大致重合。
25.根據權利要求24所述的方法，該方法還包括對沿所述入射軸行進的光進行積分的步驟。
26.一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視頻單元，該視頻單元具有輸出視頻信號；和投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)耦合至視頻單元，以接收視頻信號并對視頻進行投影，所述投影系統(tǒng)包括照明排布結構，該照明排布結構包括光源，該光源用于產生沿入射軸的光；和色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)，該色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)具有偏離所述入射軸的輸入部；顯示器，該顯示器光學地耦合至所述照明排布結構；以及投影透鏡，該投影透鏡光學地耦合至所述顯示器。
27.根據權利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述照明排布結構還包括透反式濾色器，該透反式濾色器用于接收沿所述入射軸的光，以透射選定色彩范圍內的光，并且沿反射軸反射其它色彩范圍內的光；所述再現(xiàn)子系統(tǒng)的所述輸入部設置在所述反射軸上；并且所述再現(xiàn)子系統(tǒng)包括輸出部，該輸出部用于向所述透反式滾顯濾色器發(fā)射再現(xiàn)光。
28.根據權利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述透反式濾色器包括多個色彩通帶。
29.根據權利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述視頻單元是從數字通用盤、攝像機以及機頂盒中選擇的一種。
30.根據權利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示器包括透射型液晶光閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及透反式色彩再現(xiàn)。本發(fā)明的實施例包括用于包括色彩再現(xiàn)子系統(tǒng)的照明排布結構的裝置、方法以及系統(tǒng)。
文檔編號G02B27/14GK1977543SQ200580015584
公開日2007年6月6日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權日2004年3月18日
發(fā)明者澤格·J·A·比爾惠則 申請人:富可視公司