專利名稱：反射型投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用板型偏振光分束器的反射型投影儀，尤其是涉及一種具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)以校正板型偏振光分束器象差的反射型投影儀。
通常，反射型投影儀通過把一個(gè)使用附加光源的顯示裝置產(chǎn)生的圖像投影到屏幕上來提供圖像。參考

圖1，一個(gè)傳統(tǒng)的反射型投影儀包括一個(gè)光源10、一個(gè)光學(xué)裝置20、一個(gè)立方形偏振光分束器30(PBS)、一個(gè)反射型顯示裝置40和一個(gè)投影透鏡單元50。光學(xué)裝置20用來使從光源10發(fā)出的光變成均勻平行的光束；立方形光分束器30根據(jù)偏振狀態(tài)來透射或反射輸入光以改變?cè)摴獾膫鞑ヂ肪€；反射型顯示裝置40用來從經(jīng)立方形PBS30輸入的偏振輸入光產(chǎn)生圖像；投影透鏡單元50用來放大和投影從顯示裝置40產(chǎn)生和經(jīng)立方形PBS30輸入的光。
光源10包括產(chǎn)生光的燈11和反射燈11所發(fā)出的光并導(dǎo)向光的傳播路線的反射鏡13。光學(xué)裝置20包括用來發(fā)射均勻光的玻璃桿21和用來聚焦輸入的發(fā)散光和將聚焦的光轉(zhuǎn)化成平行光的聚焦透鏡23和準(zhǔn)直透鏡25。
立方形PBS30包括用于反射輸入光的S偏振光和透射輸入光的P偏振光的鏡面31。即，從光源10發(fā)出的光的S偏振光向顯示裝置40反射，并透射P偏振光。因此，只有從光源10輸入的光的S偏振光被用作有效光。顯示裝置40的每個(gè)象素被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，以便根據(jù)視頻信號(hào)有選擇地對(duì)輸入光進(jìn)行偏振調(diào)制。由顯示裝置40反射的光再次輸入到立方形分束器30，該再次輸入的光透過立方形PBS30的光量根據(jù)對(duì)P偏振光偏振調(diào)制的程度而改變，以形成對(duì)應(yīng)于視頻信號(hào)的圖像。投影透鏡單元50將透過立方形PBS30的圖像放大和投影到屏幕上。
在具有上述結(jié)構(gòu)的反射型投影儀中，由于透過立方形PBS30的光關(guān)于光軸對(duì)稱，所以可以形成對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)。然而，根據(jù)目前的技術(shù)水平，和板型PBS相比立方形PBS30對(duì)于入射光的允許入射角低。因此，當(dāng)使用立方形PBS時(shí)，由于低的允許入射角降低了光的使用效率。
為了將立方形PBS中光的使用效率提高到大約與板型PBS相等，需要一種用來發(fā)射顯示低發(fā)散角和聚焦角的準(zhǔn)直光的光學(xué)裝置。這時(shí)，光源尺寸較大，不利于形成小型光學(xué)系統(tǒng)。
另外，在使用板型PBS以改變光的傳播路線的情況下，由于有大的允許入射角，容易配置光源和光學(xué)裝置，同時(shí)產(chǎn)生了象差，使得通過板型PBS透射的光偏離了光軸。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種使用板型PBS以增大允許的輸入角和具有改進(jìn)結(jié)構(gòu)以便能夠校正板型PBS的象差的反射型投影儀。
相應(yīng)地，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種反射型投影儀，它包括一個(gè)光源；一個(gè)板型PBS、它被設(shè)置成相對(duì)于光源發(fā)出的光的傳播路線上的光軸傾斜；一個(gè)反射型顯示裝置、用來從通過板型PBS的一個(gè)方向進(jìn)行偏振的入射光產(chǎn)生圖像并且向板型PBS反射所產(chǎn)生的圖像；一個(gè)中轉(zhuǎn)透鏡單元、它設(shè)置在光路中通過聚焦和/或散射該入射光來導(dǎo)向入射光；一個(gè)用來校正入射光象差的裝置、它設(shè)置在從反射型顯示裝置所產(chǎn)生的并通過板型PBS的光的傳播路線中；和一個(gè)投影透鏡單元、用來向屏幕放大和投影透過校正裝置的光。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的其他方面，提供一種反射型投影儀，它包括一個(gè)光源；一個(gè)用來把光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成均勻光的照明單元；一個(gè)設(shè)置在光路中通過聚焦和/或散射入射光來導(dǎo)向入射光的中轉(zhuǎn)透鏡單元；一個(gè)根據(jù)其波長(zhǎng)范圍使向透過偏振轉(zhuǎn)換器方向偏振的光分離的裝置；一個(gè)板型PBS，它設(shè)置在由光分離裝置分離的每束光的光路中，用來根據(jù)入射光的偏振方向轉(zhuǎn)換光的傳播路線；一個(gè)反射型顯示裝置，用來從通過所述板型PBS的一個(gè)方向所偏振的入射光產(chǎn)生圖像；一個(gè)彩色棱鏡，用來選擇地透射或反射反射型顯示裝置所產(chǎn)生的入射光，并根據(jù)其波長(zhǎng)通過板型PBS；一個(gè)用來校正入射光象差的裝置、它設(shè)置在由反射型顯示裝置所產(chǎn)生并通過板型PBS的光的傳播光路中；和一個(gè)投影透鏡單元，用來向屏幕放大和投影由彩色棱鏡輸入的光。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將參考附圖通過詳細(xì)描述一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例變得更加明顯，其中圖1是一個(gè)傳統(tǒng)的反射型投影儀的光學(xué)設(shè)置圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的反射型投影儀的光學(xué)設(shè)置圖；圖3是關(guān)于圖2的Y-Z平面的板型PBS的光學(xué)設(shè)置圖4是關(guān)于圖2的X-Z平面的板型PBS的光學(xué)設(shè)置圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的校正板的光學(xué)設(shè)置圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的楔型透鏡的光學(xué)設(shè)置圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例設(shè)置了偏離光軸的透鏡的光學(xué)設(shè)置圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的反射型彩色投影儀的光學(xué)設(shè)置圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的偏振轉(zhuǎn)換器的光學(xué)設(shè)置的分解透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的偏振轉(zhuǎn)換器的光學(xué)設(shè)置圖；圖11是用來解釋圖9所示的偏振轉(zhuǎn)換器的操作視圖；圖12是圖8的光學(xué)系統(tǒng)的部分光學(xué)設(shè)置圖。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的反射型投影儀包括一個(gè)光源110；一個(gè)用來根據(jù)偏振狀態(tài)透射或反射輸入光的板型偏振光分束器(PBS)150；一個(gè)用來產(chǎn)生圖像和反射所產(chǎn)生圖像的反射型顯示裝置160；一個(gè)用來聚焦和/或發(fā)散輸入光以導(dǎo)向輸入光的傳播路線的中轉(zhuǎn)透鏡單元140；一個(gè)用來校正板型PBS150象差的校正裝置170；和一個(gè)用來向屏幕(未示出)放大和透射輸入光的投影透鏡單元180。
光源110包括一個(gè)用來產(chǎn)生光的燈111，和一個(gè)用來反射從燈111發(fā)出的光以導(dǎo)向光的傳播路線的反射鏡113。反射鏡113可以是有一個(gè)焦點(diǎn)為燈111的位置和另外的焦點(diǎn)是光聚焦位置的一個(gè)橢圓反射鏡，或具有在燈111位置的一個(gè)焦點(diǎn)的拋物線反射鏡，這樣從燈111發(fā)出并由反射鏡113反射的光能變成平行光。
最好是，反射型投影儀還包括一個(gè)照明單元130，它設(shè)置在光源110和板型PBS150之間的光軸上、用來使從光源110發(fā)出的光成為均勻光。如圖中所示的蠅眼透鏡或玻璃桿(未示出)可用作照明單元130。
并且，最好是還包括在光源110和板型PBS之間的光軸上設(shè)置的一個(gè)頻帶濾波器120，用來僅透射從光源110發(fā)出的光中在可見光波長(zhǎng)范圍的光。即，頻帶濾波器120除去了從燈111發(fā)出的紅外光和紫外光。
將板型PBS150安排成相對(duì)于照明單元130、反射型顯示裝置160和投影透鏡單元180之間光路的光軸傾斜。板型PBS150通過根據(jù)偏振狀態(tài)透射或反射入射光來改變光的傳播路線。例如，輸入光的S偏振光被反射向反射型顯示裝置160，而P偏振光被透射，這樣，從反射型顯示裝置160入射的P偏振光向投影透鏡單元180傳播。這里，輸入光的P偏振光透過板型PBS150向反射型顯示裝置160傳播，而S偏振光被反射，這樣，從反射型顯示裝置160輸入的S偏振光可以向投影透鏡單元180傳播。
板型PBS150比圖1所示的立方形PBS30有更大的允許輸入角。因此，包含在允許輸入角的可用光量變大，便相應(yīng)地提高了光學(xué)系統(tǒng)中光的利用率。
一種顯示出高響應(yīng)速度，即液晶的開/關(guān)時(shí)間比其他的LCD裝置短的鐵電液晶顯示器(FLCD)被用作反射型顯示裝置160。反射型顯示裝置160具有二維陣列結(jié)構(gòu)的象素。每個(gè)象素被單獨(dú)驅(qū)動(dòng)并可選擇地改變偏振方向。因此，在反射型顯示裝置160中，每個(gè)象素被選擇地驅(qū)動(dòng)以對(duì)應(yīng)輸入的視頻信號(hào)來調(diào)制偏振方向，因而產(chǎn)生預(yù)定的圖像。
中轉(zhuǎn)透鏡單元140用來通過聚焦和散射輸入光來獲得光的傳播路線，它包括多個(gè)透鏡141、142和143。透鏡143減小了相對(duì)于反射型顯示裝置160所反射的光束的發(fā)散角，以減小投影透鏡單元140的直徑或彩色棱鏡(未示出)的尺寸。透鏡143作為投影透鏡單元180的一部分設(shè)置在板型PBS150和投影透鏡單元180之間的光路中。這里可以省略透鏡143。形成中轉(zhuǎn)透鏡單元140的每個(gè)透鏡設(shè)置在光源110和板型PBS150之間。這里，因板型PBS設(shè)置成向一個(gè)方向傾斜，便相對(duì)于傾斜方向產(chǎn)生象散。
圖3說明相對(duì)于圖2的Y-Z平面的板型PBS150、形成投影單元190的透鏡143和反射型顯示裝置160的光學(xué)設(shè)置。圖4說明相對(duì)于圖2的X-Z平面的板型PBS150、透鏡143和反射型顯示裝置160的光學(xué)設(shè)置。
參考圖3，當(dāng)板型PBS150在Y-Z平面傾斜時(shí)，在如A、B和C所示部分向反射型顯示裝置160傳播光時(shí)產(chǎn)生象差。如圖4所示，對(duì)于設(shè)置在垂直于光軸的X-Z平面的板型PBS 150時(shí)不產(chǎn)生象差。并且Y-Z平面上的聚焦位置與X-Z平面上的聚焦位置不同。相對(duì)于兩個(gè)平面不同地產(chǎn)生的象差，即，象散不能通過一個(gè)普通的透鏡校正，因而成為應(yīng)用板型PBS150的障礙。
最好是，如圖2所示，校正裝置170包括一個(gè)校正板171，它設(shè)置成與板型PBS150向相同方向以預(yù)定的角度傾斜，或在前半投影透鏡單元181和后半投影透鏡單元182之間的光軸上向其相反的方向傾斜。校正板171是具有預(yù)定厚度的透明板，它設(shè)置成相對(duì)于Y-Z平面向光軸傾斜、并相對(duì)于X-Z平面垂直于光軸。通過將校正板171設(shè)置成向光軸傾斜，可校正由于板型PBS150而在Y-Z平面引起的象差。由于校正板171的厚度和傾斜程度是根據(jù)板型PBS150的厚度和傾斜角度而改變的設(shè)計(jì)因素，因此省略了對(duì)它的詳細(xì)描述。
另外，如圖5所示，校正板171＇最好是有入射表面171a＇和透射表面171b＇，且具有楔形結(jié)構(gòu)，這樣由光軸和入射表面171a＇所夾的角(θ+α)不同于由光軸和透射表面171b＇所夾的角θ，以增進(jìn)象差校正功能。這里，θ大約45°，而α大約0.25°。
參考圖2和圖6，校正裝置170可進(jìn)一步包括一個(gè)楔形透鏡143＇。楔形透鏡143＇是投影單元190的一個(gè)元件，它是通過改變?cè)O(shè)置在投影透鏡單元180和板型PBS150之間光軸上透鏡143的形狀，或者通過改變投影透鏡單元180的一些透鏡而形成的。將楔形透鏡143＇設(shè)置成使入射表面的曲率中心C和/或透射表面的曲率中心C＇可以偏離光軸(Z方向)。
另外，如圖2和7所示，除了校正板171外，與校正裝置170一樣，至少有一個(gè)透鏡143設(shè)置在投影透鏡單元180和板型PBS150之間的光路中，或?qū)⑼队巴哥R單元180的一些透鏡設(shè)置成偏離板型PBS所傾斜的Y-Z平面的入射光軸一段距離d，以增進(jìn)象差的校正性能。
參考圖8，在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的反射型彩色投影儀的操作中，反射型彩色投影儀包括一個(gè)光源210，一個(gè)用于將光源210發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成均勻光的照明單元230，一個(gè)用于把從光源210發(fā)出的非偏振的光轉(zhuǎn)換成向一個(gè)方向偏振的光的偏振轉(zhuǎn)換器240，一個(gè)通過聚焦和/或散射入射光來導(dǎo)向入射光的傳播路線的中轉(zhuǎn)透鏡單元250，一個(gè)根據(jù)其波長(zhǎng)范圍使入射光分離的光分離裝置，多個(gè)用來轉(zhuǎn)換各個(gè)分離光束的傳播路線的板型PBS260，多個(gè)用于通過板型PBS260的一個(gè)方向所偏振的入射光產(chǎn)生圖像的反射型顯示裝置270，用來將反射型顯示裝置270所產(chǎn)生的圖像向一條光路投影的彩色棱鏡280，一個(gè)用來校正由于使用了板型PBS260而引起的象差的校正裝置290，和用來放大和透射彩色棱鏡280所入射的光的投影透鏡單元300。這里，由于光源210和照明單元230的作用基本與圖2所示的光源110和照明單元130的作用相同，這里省略對(duì)它的詳細(xì)描述。
并且，本發(fā)明最好包括一個(gè)用來阻止將入射光的紅外光和紫外光范圍內(nèi)的光照射在光軸上的帶通濾波器220。偏振轉(zhuǎn)換器240是一種用來將光源210發(fā)出的非偏振光轉(zhuǎn)換成向一個(gè)方向偏振的光的光學(xué)元件。
參考圖9至圖11，偏振轉(zhuǎn)換器240包括一個(gè)柱面透鏡陣列241，PBS243，一個(gè)反射元件245和一個(gè)相位延遲板247。在保證反射元件245的安裝空間的情況下，為使入射光損失最小，柱面透鏡陣列241通過聚焦和散射平行發(fā)出的入射光將平行發(fā)出的入射光轉(zhuǎn)換成具有縮小截面尺寸的平行光。提供多個(gè)PBS243，且每個(gè)分束器有一個(gè)鏡面243a，安裝成面對(duì)柱面透鏡陣列241的光透射表面，用來根據(jù)偏振狀態(tài)將入射光分離成第一和第二光束。即，鏡面243a透射預(yù)定偏振狀態(tài)的第一束光和反射其它偏振狀態(tài)的第二束光。
在對(duì)應(yīng)于PBS243的位置設(shè)置多個(gè)反射元件245，且每個(gè)元件具有用來反射第二束光的反射表面245a，以使第二束光向平行于第一束光的方向傳輸。反射元件245設(shè)置在由柱面透鏡陣列241所限定的位置。PBS240的工作情況如下。如圖11所示，非偏振入射光(P+S)在PBS243的鏡面243a處分離成第一P偏振光和第二S偏振光。被鏡面243a反射的第二S偏振光再次被反射表面245a反射成向平行于第一束光的方向傳播。第二束光在通過相位延遲板247時(shí)，它的相位延遲，且大多數(shù)偏振方向的光由于轉(zhuǎn)化成P偏振光而發(fā)出。因此，從光源210發(fā)出的非偏振光在通過偏振轉(zhuǎn)換器240透射時(shí)以小的光損失被轉(zhuǎn)換成一種偏振的光。
光分離裝置根據(jù)其波長(zhǎng)范圍通過顏色選擇地透射或反射入射光來轉(zhuǎn)換光的傳播路線。即，一種偏振的白光被分離成紅、藍(lán)和綠光。因此，光分離裝置包括根據(jù)其波長(zhǎng)范圍分離入射光的第一個(gè)雙色反射鏡DM1，和根據(jù)其波長(zhǎng)范圍分離由第一雙色反射鏡DM1分離的光的第二個(gè)雙色反射鏡DM2。例如，通過絕緣材料涂覆的手段制造第一雙色反射鏡DM1，并將它設(shè)置在偏振轉(zhuǎn)換器240和板型PBS 260之間的光軸上以反射入射光的藍(lán)光和透射紅光和綠光。通過第一雙色反射鏡DM1透射的光路由于被反射鏡M1反射而改變。由第一雙色反射鏡DM1反射的光路由于被反射鏡M2和M3反射而改變。第二雙色反射鏡DM2設(shè)置在由反射鏡M1反射的光路中，并將入射的紅光和綠光分離。即，反射紅光，透射綠光。
板型PBS 260設(shè)置成面對(duì)著彩色棱鏡280的三個(gè)入射表面的每一個(gè)表面，并反射由光分離裝置所分離的入射光，和透射由反射型顯示裝置270向雙色棱鏡280反射的入射光。
反射型顯示裝置270從通過板型PBS 260的入射光產(chǎn)生圖像并反射所產(chǎn)生的圖像。反射型顯示裝置270最好由一個(gè)FLCD形成。
這里，用于僅使在入射光的一個(gè)方向偏振的光向板型PBS 260傳輸?shù)牡谝弧⒌诙偷谌衿?75、277和279最好設(shè)置在偏振轉(zhuǎn)換器240和板型PBS 260之間的光路中。
彩色棱鏡280有三個(gè)入射表面和一個(gè)透射表面。三個(gè)入射表面的每個(gè)表面對(duì)著每個(gè)板型PBS 260并轉(zhuǎn)換入射光的傳播路線，使得入射光向透射表面?zhèn)鞑ァ＿@樣，彩色棱鏡280有根據(jù)其波長(zhǎng)范圍選擇地透射或反射光的鏡面。涂覆該鏡面以根據(jù)波長(zhǎng)范圍透射或反射。
如圖3和圖4所示，校正裝置290是用來校正由于使用板型偏振光分束器260而產(chǎn)生的象差。如圖8所示，校正裝置290包括一個(gè)設(shè)置在板型PBS 260和投影透鏡單元300之間的光路中的一個(gè)校正板291，以便以與板型PBS 260相同或相反的方向傾斜預(yù)定角度。
校正板291是具有預(yù)定厚度的透明板，它設(shè)置成相對(duì)于板型PBS 260被傾斜的平面向光軸傾斜，同時(shí)設(shè)置成相對(duì)于板型PBS 260不傾斜的平面向光軸垂直。當(dāng)校正板291設(shè)置成相對(duì)于光軸傾斜時(shí)，能校正由于板型PBS260所產(chǎn)生的象差。由于校正板260的厚度和傾斜程度是根據(jù)板型PBS 260的厚度和傾斜角度而改變的相關(guān)設(shè)計(jì)因素，因此這里省略了對(duì)它的詳細(xì)描述。
并且，校正裝置290可進(jìn)一步包括一個(gè)如圖6中的楔形透鏡143＇。楔形透鏡143＇是通過改變?cè)O(shè)置在板型PBS 260之前光路上的透鏡254的形狀或通過改變投影透鏡單元300的一些透鏡的形狀而形成的。由于楔形透鏡143＇是參考上面圖6描述的，故這里省略了對(duì)其的詳細(xì)描述。
另外，除了校正板291外，如校正裝置290一樣，至少一個(gè)設(shè)置在投影透鏡300和板型PBS 260之間的光路中的透鏡254，或投影透鏡單元300的一些透鏡被設(shè)置成偏離板型PBS 260所傾斜的平面上的入射光軸一段距離d，從而增進(jìn)了象差的校正性能。
投影透鏡單元300放大透過校正裝置290的且象差得到校正的光，并將光投影到屏幕上(未顯示)。圖12詳細(xì)說明了光學(xué)設(shè)置和圖8所示的反射型彩色投影裝置的光學(xué)設(shè)置中的反射型顯示裝置和投影透鏡單元之間的光的傳播路線。
當(dāng)由顯示裝置270反射，通過板型PBS 260，并透過彩色棱鏡280的光通過光闌(STOP)觀看時(shí)，可能看到光中產(chǎn)生了象差。且透過校正板291后的光的象差沒有得到校正。
參考附圖，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的反射型彩色投影儀的操作中，從光源210發(fā)出的光中的可見光，在通過頻帶濾波器220除去紅外和紫外光的同時(shí)，照射到照明單元230上。入射的可見光當(dāng)透過照明單元230時(shí)被轉(zhuǎn)換成均勻光同時(shí)保持非偏振狀態(tài)。該均勻光通過偏振轉(zhuǎn)換器240透射并以很小的光損失轉(zhuǎn)換成向一個(gè)方向偏振的光，例如P偏振光。
向一個(gè)方向偏振的入射光根據(jù)其波長(zhǎng)被第一雙色反射鏡DM 1透射或反射以分離到其它的光路。即，通過第一雙色反射鏡DM 1透射的光根據(jù)其波長(zhǎng)被第二雙色反射鏡DM 2分離。也就是，透過第二雙色反射鏡DM 2的光通過偏振器277透射，被反射型PBS 263反射，并輸入到反射型液晶顯示裝置273上。
反射型顯示裝置273通過對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的像素調(diào)制預(yù)定顏色的入射光。即，根據(jù)圖像信號(hào)可選擇地改變偏振方向。因此，由反射型顯示裝置273所反射的，經(jīng)過調(diào)制的偏振光，僅通過板型PBS 263透射而入射到彩色棱鏡280。這里，由于對(duì)應(yīng)于從其它路徑入射的預(yù)定顏色的形成圖像的操作與上述的相同，這里省略了對(duì)其的詳細(xì)描述。
通過上述三個(gè)路徑入射到彩色棱鏡280的光透過校正板291，從而校正了由板型PBS 260引起的象差。校正彩色圖像的象差的光通過投影透鏡單元300被放大并投影到屏幕上。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的反射型投影儀中，由于使用了板型PBS，增大了允許的輸入角，并同時(shí)校正了板型PBS的象差，從而與使用傳統(tǒng)的立方形PBS的投影儀相比提高了光的效率。并且，上述校正裝置不僅能適用于使用板型PBS的光學(xué)儀器，而且可用于使用如半反射鏡的傾斜平板玻璃的不同類型的光學(xué)儀器，用于象差的校正。
權(quán)利要求
1.一種反射型投影儀包括一個(gè)光源；一個(gè)板型PBS、它被設(shè)置成相對(duì)于光源所發(fā)出的光的傳播路線上的光軸傾斜；一個(gè)反射型顯示裝置、用來從通過所述板型PBS的一個(gè)方向偏振的入射光產(chǎn)生圖像并且向所述板型PBS反射所產(chǎn)生的圖像；一個(gè)中轉(zhuǎn)透鏡單元、它設(shè)置在光路中通過聚焦和/或散射入射光來導(dǎo)向入射光；一個(gè)用來校正入射光象差的裝置、它設(shè)置在從所述反射型顯示裝置產(chǎn)生的并通過板型PBS光的傳播路線中；和一個(gè)投影透鏡單元、用來向一個(gè)屏幕放大和投影透過所述校正裝置的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置是設(shè)置在所述板型PBS和屏幕之間的光路中的一個(gè)校正板，以便在所述板型PBS傾斜的方向或相反方向以預(yù)定角度傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射型投影儀，其中所述校正板具有一個(gè)光入射表面和一個(gè)光透射表面，其中光軸和所述光入射表面之間的夾角不同于光軸和所述光透射表面之間的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置由至少一個(gè)設(shè)置在所述板型PBS和投影透鏡單元之間的光路中的透鏡，或投影透鏡單元的一些透鏡形成，所述的透鏡的光入射表面和/或光透射表面的曲率中心設(shè)置成偏離光軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置由至少一個(gè)設(shè)置在所述板型PBS和投影透鏡單元之間的光路中的透鏡、或所述投影透鏡單元的一些透鏡形成，所述透鏡具有一個(gè)光入射表面和一個(gè)光透射表面，其中光軸和所述光入射表面之間的夾角不同于光軸和所述光透射表面之間的夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置由至少一個(gè)設(shè)置在所述板型PBS和投影透鏡單元之間的光路中的透鏡、或投影透鏡單元的一些透鏡形成，以便偏離傾斜地設(shè)置所述板型PBS的平面上的入射光軸。
7.一種反射型投影儀包括一個(gè)光源；一個(gè)用來把光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成均勻光的照明單元；一個(gè)設(shè)置在光路中通過聚焦和/或散射入射光來導(dǎo)向入射光的中轉(zhuǎn)透鏡單元；一個(gè)根據(jù)其波長(zhǎng)范圍使向透過偏振轉(zhuǎn)換器方向偏振的光分離的裝置；一個(gè)板型PBS，它設(shè)置在由光分離裝置分離的每束光的傳播光路中，用來根據(jù)入射光的偏振方向轉(zhuǎn)換光的傳播路線；一個(gè)反射型顯示裝置，用來從通過所述板型PBS的一個(gè)方向偏振的入射光產(chǎn)生圖像；一個(gè)彩色棱鏡，用來有選擇地透過或反射反射型顯示裝置所產(chǎn)生的入射光，并根據(jù)其波長(zhǎng)通過板型PBS；一個(gè)用來校正入射光象差的裝置，它設(shè)置在由反射型顯示裝置產(chǎn)生的并通過板型PBS的光的傳播路線中；和一個(gè)投影透鏡單元，用來向屏幕放大和投影由所述彩色棱鏡輸入的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置是設(shè)置在所述板型PBS和屏幕之間的光路中的一個(gè)校正板，以便在所述板型PBS傾斜的方向或相反方向以預(yù)定角度傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反射型投影儀，其中所述校正板具有一個(gè)光入射表面和一個(gè)光透射表面，其中光軸和所述光入射表面之間的夾角不同于光軸和所述光透射表面之間的夾角。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置由至少一個(gè)設(shè)置在所述板型PBS和投影透鏡單元之間的光路中的透鏡、或所述投影透鏡單元的一些透鏡形成，透鏡的所述光入射表面和/或光透射表面的曲率中心設(shè)置成偏離光軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置由至少一個(gè)設(shè)置在所述板型PBS和投影透鏡單元之間的光路中的透鏡、或所述投影透鏡單元的一些透鏡形成，所述透鏡具有一個(gè)光入射表面和一個(gè)光透射表面，其中光軸和所述光入射表面之間的夾角不同于光軸和所述光透射表面之間的夾角。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射型投影儀，其中所述象差校正裝置由至少一個(gè)設(shè)置在所述板型PBS和投影透鏡單元之間的光路中的透鏡、或投影透鏡單元的一些透鏡形成，以便偏離傾斜地設(shè)置所述板型PBS的平面上的入射光軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的反射型投影儀，進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在所述光源和照明單元之間的光路中的頻帶濾波器用來阻止光源所發(fā)出的紅外線和紫外線范圍內(nèi)的光。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的反射型投影儀，進(jìn)一步包括將透過所述照明單元的光轉(zhuǎn)換成向一個(gè)方向偏振的光的偏振轉(zhuǎn)換器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的反射型投影儀，其中所述偏振轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)設(shè)置有用于聚焦和發(fā)散入射平行光的柱面透鏡陣列，以便發(fā)出比入射光截面縮小的平行光束；多個(gè)用于根據(jù)其波長(zhǎng)范圍將通過柱面透鏡陣列后的輸入光分離成第一和第二光束的PBS，并透過第一束光同時(shí)反射第二束光；多個(gè)反射元件，設(shè)置在由沒有光透過的柱面透鏡陣列所限定的區(qū)域，以改變第二束光的光路使第二束光射向與第一束光平行的方向；和一個(gè)延遲第一束光或通過所述反射鏡的第二束光的相位的相位延遲板，使所述第一和第二束光具有相同的偏振狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求7至15中任何一項(xiàng)所述的反射型投影儀，其中所述光分離裝置包括一個(gè)設(shè)置在光路中根據(jù)其波長(zhǎng)范圍分離入射光的第一雙色反射鏡；一個(gè)根據(jù)其波長(zhǎng)分離由第一雙色反射鏡所分離的光的第二雙色反射鏡，使得預(yù)定偏振狀態(tài)的入射的白光被分離成紅、藍(lán)和綠光束。
17.根據(jù)權(quán)利要求7至16中任一項(xiàng)所述的反射型投影儀，進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在所述照明單元和板型PBS之間的偏振器，使得向入射光的一個(gè)方向偏振的光向所述板型PBS傳播。
全文摘要
一種反射型投影儀,它能校正使用板型PBS所產(chǎn)生的象差。包括光源;板型PBS、設(shè)置成相對(duì)于光源所發(fā)出的光的傳播路線上的光軸傾斜;反射型顯示裝置、用來產(chǎn)生圖像并且向板型PBS反射所產(chǎn)生的圖像;中轉(zhuǎn)透鏡單元、通過聚焦和/或散射該入射光來導(dǎo)向一個(gè)入射光;用來校正入射光象差的裝置、設(shè)置在從反射顯示裝置所產(chǎn)生的并通過板型PBS的光的傳播路線中;投影透鏡單元、用來向一個(gè)屏幕放大和投影透過校正裝置的光。
文檔編號(hào)G02F1/137GK1273370SQ00117870
公開日2000年11月15日 申請(qǐng)日期2000年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月26日
發(fā)明者全基郁 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社