多重投影系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種多重投影系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)，用于將包含在光束中的復數(shù)影像投影到屏幕上的投影系統(tǒng)，其包含光束源，提供該光束；影像分離器，設(shè)置在該光束源旁并具有正向放大率；以及成像裝置，設(shè)置在該影像分離器旁，該光束系通過該影像分離器以及該成像裝置而投影到該屏幕上。
【專利說明】多重投影系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是指一種投影系統(tǒng)以及使用該投影系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)，尤其指一種多重投影系統(tǒng)以及使用該多重投影系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)當中，已經(jīng)存在有為了多重投影顯示系統(tǒng)所制作的各種架構(gòu)，多重投影顯示系統(tǒng)其具有組合一系列多重影像的能力，這些多重影像可以是彼此相關(guān)的并且各自從單一投影機或者多架投影機被投影到屏幕上而成為單一影像或者一個無縫的完整影像，以便在顯示時將這些多重影像建構(gòu)成單一影像；或者，多重投影顯示系統(tǒng)也可以顯示多個影像，而這些影像是彼此不相關(guān)的并且各自從單一投影機或者多架投影機被投影到屏幕或者一組屏幕或者任意目標區(qū)域上。
[0003]在習用多重投影顯示系統(tǒng)之中，通常會需要一顆配置有離軸光閥(off-axislight valve)的光學引擎(optical engine),以用于提供攜帶有擬被投影的多重影像的光束，請參閱圖1 (a)以及圖1(b)，其分別揭示習用多重投影顯示系統(tǒng)的x-y平面頂視示意圖，以及揭示顯示在光學引擎中習用離軸光閥顯示表面上的多重影像的y_z平面?zhèn)纫暿疽鈭D。
[0004]圖1(a)中的多重投影顯示系統(tǒng)100包含具有用于產(chǎn)生攜帶多個影像的光束的離軸光閥105的光學引擎(未示出)、一對X形式分光鏡(dichroic mirrors)其又包含第一鏡101與第二鏡102、一對投影鏡其又包含第三鏡103與第四鏡104、以及屏幕107 ;離軸光閥105用于形成攜帶有 兩個影像的光束106，即出現(xiàn)在透鏡前光束106的上半部的影像A與出現(xiàn)在透鏡前光束106的下半部的影像B，影像A與B分別源自如圖1 (b)所展示的離軸光閥105顯示表面上的上半?yún)^(qū)域RA以及下半?yún)^(qū)域RB ;第一鏡101以及第二鏡102是用于經(jīng)由分別將光束106的上半部與下半部反射到第三鏡103以及第四鏡104而將影像A與B分離，由此多重影像A與B就可被分離，如此影像A與影像B是分別反射到第三鏡103與第四鏡104最后顯示在屏幕107上，其中第一鏡101和第三鏡103是設(shè)置在同一個上部水平，而第二鏡102和第四鏡104是設(shè)置在同一個下部水平，上部水平高于下部水平。
[0005]詳細展示在圖1 (b)中的離軸光閥105具有一個機械中軸108、以及分別用于顯示影像A與影像B的上部顯示區(qū)域RA與下部顯示區(qū)域RB，以協(xié)同背光合成攜帶有影像A與影像B的光束106，光束106傳播通過透鏡111最終投影到屏幕107上，而離軸光閥105中的上部顯示區(qū)域RA與下部顯示區(qū)域RB又分別具有各自的光軸109與光軸110，這些光軸109與110都是偏移機械中軸108的，離軸光閥因此得名；離軸光閥105通常是一個微顯示單兀(micro-display unit)或者數(shù)字光源處理單兀(digital light processing unit),其是利用多種最新的微顯示芯片或者數(shù)字光源處理技術(shù)，例如:數(shù)字微鏡裝置(digitalmicro-mirror device)芯片、娃基液晶顯不(liquid-crystal-on-silicon)芯片以及穿透式液晶顯不(transmissive liquid crystal display) ?
[0006]如果影像A與影像B是彼此相關(guān)，最終影像A與B會經(jīng)由多重投影顯示系統(tǒng)而組合成一個完整影像并顯示在屏幕107上，為了準確的合并此雙重影像A與B，影像A與B會須要在屏幕107上的水平與垂直方向上相互對準，然而，由于多重投影顯示系統(tǒng)中所導入的離軸光閥，從離軸光閥105中發(fā)出的光束106本質(zhì)上會具有一個比習用非離軸光閥的光學張角相對大的光學張角，故為了確保影像A與B的水平與垂直對準，每一面反射鏡101、102、103以及104都必須要具備雙維度(b1-dimension)的傾斜,并且必須盡量遠離離軸光閥105設(shè)置，此將導致多重投影顯示系統(tǒng)在整體高度或者寬度上的增加。
[0007]由此， 申請人:鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所產(chǎn)生的缺失，經(jīng)過悉心試驗與研究，并一本鍥而不舍的精神，終構(gòu)思出本發(fā)明“多重投影系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)”，能夠克服上述缺點，以下為本發(fā)明的說明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出一種多重投影顯示系統(tǒng)的架構(gòu)，其又稱為多重顯示投影系統(tǒng)，以及一種使用該架構(gòu)的顯示系統(tǒng)；所提出的多重投影顯示系統(tǒng)架構(gòu)的整體系統(tǒng)相較于現(xiàn)有技術(shù)中的相同系統(tǒng)具有相對薄的厚度或者寬度。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，提出一種用于將包含在光束中的多個影像投影到屏幕上的顯示系統(tǒng)，包含光閥，用于提供所述光束；影像分離器，與所述光閥光學性耦接并具有第一光軸以及正向放大率；以及光學成像裝置，與所述影像分離器光學性耦接并具有第二光軸，所述第二光軸與所述第一光軸不共軸，其中所述光束是由所述光閥產(chǎn)生并通過所述影像分離器與所述光學成像裝置而投影到所述屏幕上。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，提出一種用于將包含在光束中的多個影像投影到屏幕上的投影系統(tǒng)，包含光束源，提供所述光束；影像分離器，設(shè)置在所述光束源旁并具有正向放大率；以及成像裝置，設(shè)置在所述影像分離器旁，所述光束是通過所述影像分離器以及所述成像裝置而投影到所述屏幕上。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，提出一種用于將包含在來自光束源的光束中的多個影像投影到屏幕上的投影系統(tǒng)，包含影像分離器，其經(jīng)構(gòu)形介于所述光束源與所述屏幕之間并具有正向放大率。
[0012]本發(fā)明這些實施例與其它面向以及本發(fā)明實施例在下列描述與所附圖結(jié)合檢閱時將成為明顯的，雖然本發(fā)明是經(jīng)由所附權(quán)利要求范圍而指出特殊性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]因此本發(fā)明已經(jīng)以通常用語描述，現(xiàn)在將參照附圖，其不須要按比例描繪，以及其中:
[0014]圖1 (a)與圖1 (b)其分別揭示習用多重投影顯示系統(tǒng)的x-y平面頂視示意圖；
[0015]圖2其揭示本發(fā)明的多重投影顯示系統(tǒng)的x-y平面頂視示意圖；
[0016]圖3(a)與圖3(b)其分別揭示本發(fā)明的水平排列式離軸光閥以及垂直排列式離軸光閥的y_z平面如視不意圖；
[0017]圖4其揭示本發(fā)明的影像分離器的結(jié)構(gòu)的y_z平面?zhèn)纫暿疽鈭D；
[0018]圖5(a)、5(b)與5 (c)其分別揭示本發(fā)明的影像分離器與光學成像裝置間的示范性構(gòu)形的x-y平面頂視示意圖；以及
[0019]圖6 (a)與圖6(b)其分別揭示本發(fā)明用于光學性耦接影像分離器與光學成像裝置的不共軸構(gòu)形模式的y-ζ平面?zhèn)纫暿疽鈭D；以及
[0020]圖7其揭示本發(fā)明配備有積光柱的多重投影顯示系統(tǒng)。
[0021]主要組件符號說明
[0022]100:多重投影顯示系統(tǒng)101:第一鏡
[0023]102:第二鏡103:第三鏡
[0024]104:第四鏡105:光閥
[0025]106:光束107:屏幕
[0026]108:機械中軸109、110:光軸
[0027]111:透鏡RA:上部顯示區(qū)域
[0028]RB:下部顯示區(qū)域A、B:影像
[0029]200:多重投影顯示系統(tǒng)201:光閥
[0030]202:影像分離器203、204:光學成像裝置
[0031]205:反射式分光組件205a、205b:分光鏡
[0032]206:反射式投影組件206a、206b:反射鏡
[0033]207:屏幕
[0034]301:水平排列式離軸光閥302:垂直排列式離軸光閥
[0035]303:機械中軸304、305:影像
[0036]306、307:光軸
[0037]G:間隙D:偏移量
[0038]401:第一鏡群402:第二鏡群
[0039]403:第一光軸404:光束
[0040]405:出射光束I1、12:影像
[0041]LVS:光閥側(cè)0IS:光學成像裝置側(cè)
[0042]500:多重投影顯示系統(tǒng)501:離軸光閥
[0043]502:影像分離器503a、503b、503c:成像裝置
[0044]505:反射式分組件組505a:上分光鏡
[0045]505b:下分光鏡506a、506b:反射鏡
[0046]507:屏幕k、q、j:影像
[0047]α:交角β:反射角
[0048]600:多重投影顯不系統(tǒng)601:第一光軸
[0049]602:第二光軸603:影像分離器
[0050]604:光學成像裝置605:離軸光閥
[0051]606:多重投影核心607:屏幕
[0052]CP:光學性耦接點SD:位移量
[0053]LD:位移H:整體高度
[0054]701:積光柱701η:光入射面
[0055]70 It:光出射面703:光源
[0056]703ρ:燈泡703r:反射罩
[0057]704:色輪705:影像分離器[0058]707:光學成像裝置709:屏幕
[0059]711:光束源
【具體實施方式】
[0060]本發(fā)明某些實施例現(xiàn)在將參照附圖更充分地在以下描述，本發(fā)明將可由以下的實施例說明而得到充分了解，其中某些會展示，但不是本發(fā)明的所有實施例，本發(fā)明的各種實施例可以用很多不同形式實施且不應(yīng)該被詮釋為實施例的局限在此敘明，反而，如此提供這些實施例以使得熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以據(jù)以完成之，并使本揭露滿足適用的法律規(guī)范，然本發(fā)明的實施并非可由下列實施案例而被限制其實施型態(tài)。
[0061]雖然特定用語在此使用，它們只使用在上位與描述性概念且不為了限制的目的，所有的用語，包含技術(shù)與科學用語，如在此所使用的，具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所普遍地了解的相同意義除非某用語已經(jīng)另外定義，更進一步對用語的了解是，如在普遍地使用的字典中所定義者，應(yīng)該被解釋為具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域中具有普通技術(shù)人員所普遍地了解的意義，更進一步對用語的了解是，如在普遍地使用的字典中所定義者，應(yīng)該解釋為具有與在相關(guān)領(lǐng)域以及本揭露的上下文中它們的意義一致的意義，如此普遍地使用的用語將不會解釋成理想的或者過度刻板概念除非在此的揭露明白地如此另外定義。
[0062]本文中用語“較佳”是非排他性的，應(yīng)理解成“較佳為但不限于”，任何說明書或請求項中所描述或者記載的任何步驟可按任何順序執(zhí)行，而不限于請求項中所述的順序，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求及其均等方案確定，不應(yīng)由實施方式示例的實施例確定。
[0063]用語“包含”及其變化出現(xiàn)在說明書和請求項中時，是一個開放式的用語，不具有限制性含義，并不排除其它特征或步驟。
[0064]如在說明書以及所附請求項中所使用的，單數(shù)形式“一”以及“該”系包含復數(shù)的指涉除非上下文清楚地另外指出，例如，對“一光閥結(jié)構(gòu)”的指涉包含多個如此的光閥結(jié)構(gòu)。
`[0065]圖2是揭示本發(fā)明的多重投影顯示系統(tǒng)的x-y平面頂視示意圖，圖2中的多重投影顯示系統(tǒng)200是一個使用以包含在光束中的多個影像在屏幕207上的投影來顯示數(shù)字媒體信息的顯示系統(tǒng)，其包含光閥201、影像分離器202、光學成像裝置203與204(也稱為二次成像裝置或者投影裝置等)、一組反射式分光組件205、一組反射式投影組件206以及屏幕207，其中此組反射式分光組件205還包含雙分光鏡205a與205b其是以彼此上下交叉的方式構(gòu)形，此組反射式投影組件206還包含雙反射鏡206a與206b其較佳是以對稱(symmetrically)方式構(gòu)形。
[0066]在某些實施例中，多重投影顯示系統(tǒng)200包含一顆多重投影核心，多重投影核心包含光閥201、影像分離器202、光學成像裝置203與204、一組反射式分光組件205以及一組反射式投影組件206，當然，多重投影核心加上屏幕207就形成了多重投影顯示系統(tǒng)200，多重投影顯示系統(tǒng)200較佳是一個背投式顯示系統(tǒng)，但在某些實施例中，多重投影顯示系統(tǒng)200是一個前投式顯示系統(tǒng)。
[0067]影像分離器202與光閥201以及光學成像裝置203與204光學性耦接并介于光閥201以及光學成像裝置203與204之間，影像分離器202接收通過光閥201所形成的攜帶有多個影像的光束，多個影像可以彼此相互關(guān)聯(lián)的也可以是相互無關(guān)聯(lián)的，影像分離器202用于分離光束中的多個影像使這些影像成為不要在光束中相互重迭的狀態(tài)，并將影像分離后光束傳送到該組反射式分光組件205，在該組反射式投影組件205中的上分光鏡205a與下分光鏡205b用于在能保持每一個影像的各自完整性的條件下，將影像分離后光束分割成為多個分割光束，同時每一個上分光鏡205a與下分光鏡205b進一步再將每一個分割光束分別導向其中一個光學成像裝置203與204，每一個光學成像裝置203與204將對分割光束提供離軸補償、縮放、色散色差消除、投影或者對焦等的調(diào)整，然后再將調(diào)整后光束傳送到該組反射式投影組件206，調(diào)整后光束將經(jīng)由該組反射式投影組件206而投影到屏幕207上，最終，攜帶于光束中的每一個完整影像將各自顯示在屏幕的不同區(qū)域上。
[0068]多重投影顯示系統(tǒng)200還包含用于提供光的光源，光源較佳是一顆超高壓汞燈泡(UHP)、發(fā)光二極管芯片(LED)、雷射以及其組合中的一種，光閥201是作為影像顯示單元或者光源處理單元，光閥是與光源以及配合而協(xié)同運作而將多重影像關(guān)聯(lián)于該光而形成包含復數(shù)影像的光束，光閥201較佳是一片數(shù)字微鏡裝置(DMD)芯片、硅基液晶顯示芯片(LCoS)、穿透式液晶顯示晶(LCD)片及其組合中的一種，當光閥201是采用DMD芯片時，則在光源與光閥間還可以選擇性的設(shè)置一片色輪(color wheel)，據(jù)此，光源發(fā)出的光通過光閥201之后將可轉(zhuǎn)換成為攜帶有多個影像的光束，則光閥201有能力提供攜帶有多個影像的光束。
[0069]在某些實施例中，光閥201較佳是一顆可以提供多個影像的離軸光閥，圖3(a)與圖3(b)分別揭示本發(fā)明的水平排列式離軸光閥以及垂直排列式離軸光閥的y-ζ平面前視示意圖，本發(fā)明較佳提出如圖3(a)與圖3(b)所展示的兩種離軸光閥，即水平排列式離軸光閥301及垂直排列式離軸光閥302，作為示范性實施例以說明本發(fā)明所使用的離軸光閥，在圖3(a)與圖3(b)中，離軸光閥301與302具有機械中軸303并可提供多重影像304與305，每一個影像304與305是彼此分開而相距一個間隙G的距離，多重影像304與305也各自具有光軸306與307，每一個光軸306與307皆與機械中軸303之間偏移一個偏移量D的距離，多重影像304與305可以是由同一片DMD芯片提供或者由多片不同的DMD芯片提供，此表示離軸光閥302(即光閥201)，可以是由單獨一片芯片，或者二片以上或者更多的芯片組裝而成。
[0070]圖4是揭示本發(fā)明的影像分離器的結(jié)構(gòu)的y-ζ平面?zhèn)纫暿疽鈭D，圖4的影像分離器202具有一個第一光軸403,并且包含設(shè)置在朝向光閥201的光閥側(cè)LVS的第一鏡群401、以及設(shè)置在朝向光學成像裝置203與204的光學成像裝置側(cè)OIS的第二鏡群402，第一鏡群401選自正透鏡、負透鏡及其組合中的一種，并用以對光束404進行第一次收斂并將在光束404中的影像Il與12分離到該等影像Il與12彼此之間不相互重迭的狀態(tài)，第二鏡群402也是選自正透鏡、負透鏡及其組合中的一種，并用于接收通過第一鏡群401的影像分離后光束404并對影像分離后光束404進行第二次收斂，第一鏡群與第二鏡群系共軸地設(shè)置在第一光軸403上，最后，當入射光束404離開影像分離器202成為出射光束405時，包含在出射光束405中的復數(shù)影像已經(jīng)彼此分開而不會相互重迭。
[0071]簡言之，影像分離器202包含但不限于一個或者多個包含正透鏡、負透鏡或者一系列正負透鏡組合以提供正向放大率并可分離光束中的影像的鏡群，此正向放大率較佳系介于O到m (無限大)范圍之間，或者較佳系介于1.0到3.0范圍之間，在某些實施例，影像分離器202可以僅僅是一片正透鏡或者負透鏡，只要其能夠?qū)馐斐奢^佳系介于1.0到3.0范圍之間的正向放大率，并能夠?qū)⒐馐械亩鄠€影像分離即可，因此，根據(jù)fitendue光學不變量原理，當該影像分離器202具有正向的放大率時，進入到光學成像裝置203與204的出射光或者影像分離后光束405相應(yīng)地具備一個相對較小的光學張角。
[0072]接著，影像分離后光束405被傳送到反射式分光組件組205，一對在反射式分光組件組205中的上分光鏡205a與下分光鏡205b，是以水平地上下相互交叉的方式構(gòu)形，其中上分光鏡205a與下分光鏡205b彼此交叉但不會有實質(zhì)的相切，上分光鏡205a與下分光鏡205b經(jīng)配置以接收影像分離后光束405并在每一個分割光束中恰好攜帶多個影像中的一個完整影像的條件下，將其分割成為多個分割光束。
[0073]每一個光學成像裝置203與204具有一個第二光軸，并經(jīng)設(shè)計以對從上分光鏡205a與下分光鏡205b傳來的每一個分割光束提供適當?shù)碾x軸補償、縮放、色散色差消除、投影或者對焦等的調(diào)整，然后調(diào)整后光束將繼續(xù)的傳播到一對反射鏡206a與206b并通過其而投影到屏幕207上。
[0074]最終地，如圖3(b)所展示的垂直排列式離軸光閥302上垂直排列的、可為相互關(guān)聯(lián)或者相互無關(guān)聯(lián)并發(fā)自光閥201，且被攜帶于多個影像分離后、分割后以及調(diào)整后光束中的多重離軸影像304與305中的每一個完整影像，最后被投影到屏幕207上，且在屏幕上以水平拼貼投影模式而良好地組合在一起，其中反射式分光組件組205是以水平地上下相互交叉的方式構(gòu)形，且光學成像裝置203與204以及反射式投影組件組206都是水平地配置。
[0075]在某些實施例，如圖3 (a)所展示的水平排列式離軸光閥301上水平排列的發(fā)自光閥201的多重離軸影像304與305中的每一個完整影像，最后被投影到屏幕207上，且在屏幕上以垂直拼貼投影模式而良好地組合在一起，其中反射式分光組件組205是以垂直地左右相互交叉的方式構(gòu)形，且光學成像裝置203與204以及反射式投影組件組206都是垂直地配置。
[0076]在某些實施例，影像分離器與光學成像裝置可以用更多元化的構(gòu)形來彼此光學性耦接，只要影像分離器與光學成像裝置之間的耦接關(guān)系較佳地是滿足這樣的條件:影像分離器與光學成像裝置的各個光軸間是不共軸(incoaxial)的。圖5(a)、5(b)與5 (c)是分別揭示本發(fā)明的影像分離器與成像裝置間的示范性構(gòu)形的x-y平面頂視示意圖，圖5(a)揭示一個多重投影顯示系統(tǒng)500，如圖5(b)所展示的，在反射式分組件組505中的上分光鏡505a與下分光鏡505b相互交叉的交會處有一個交角α存在于上分光鏡505a與下分光鏡505b之間，以及存在于反射鏡506a上入射光束與反射光束之間的一個反射角β，交角α與反射角β的大小可以自由地調(diào)整，只要影像分離器與成像裝置的各個光軸間較佳是不共軸的，如此影像分離器502與成像裝置503a與503b就可以更多元化的構(gòu)形來彼此光學性耦接，例如，如圖5(a)與5(b)所示的示范性構(gòu)形；當然，在少數(shù)實施例中，影像分離器與成像裝置之間也可以是共軸(coaxial)配置的。
[0077]再者，雖然前述實施例中只描述了單一光束中形成僅有兩個影像的狀態(tài)，實際上，單一顆影像分離器502也可以分離攜帶于單一光束中超過二以上的影像，在圖5(c)，單一顆影像分離器502分離攜帶于由離軸光閥501發(fā)出的單一光束中的三張影像k、q、j，并且此單顆影像分離器502與三顆成像裝置503a、503b與503c光學性耦接，成像裝置503a、503b與503c將三張影像k、q、j投影到一組環(huán)繞式屏幕507上以創(chuàng)造全景式/類全景式的劇院效果。
[0078]為了補償及調(diào)整由于離軸光閥上的影像間隙，由例如圖3(b)所示的垂直排列式離軸光閥的垂直影像間隙G，對每一個投影影像所造成的水平偏移量，而得以在屏幕上水平對準多個投影影像，同時又不至于增加投影核心的整體高度，影像分離器與成像裝置的各個光軸間較佳是以不共軸構(gòu)形模式而配置的，職故，影像分離器502的第一光軸是與成像裝置503a、503b與503c的每一個第二光軸之間相互偏移。
[0079]圖6 (a)與6 (b)是分別揭示本發(fā)明用于光學性耦接影像分離器與光學成像裝置的不共軸構(gòu)形模式的y_z平面?zhèn)纫暿疽鈭D，由于即使是在第一光軸601與第二光軸602間的影像分離器603與光學成像裝置604的光學性耦接點CP處設(shè)定一個極微小之位移量SD，都可以造成展示在屏幕607上特定投影影像的足夠大位移LD，而相應(yīng)地校正由離軸光閥605上影像間隙對投影影像所造成的偏移量，因此影像分離器603與光學成像裝置604是不共軸地配置，以在第一光軸601與第二光軸602之間設(shè)定一個合適的位移量SD，以補償水平影像偏移或者調(diào)整展示在屏幕607上的投影影像的水平位置，藉此多重投影核心606的整體高度H，即厚度，也可以相應(yīng)地減少，反之亦然，即寬度也可以相應(yīng)地減少。多重投影顯示系統(tǒng)600是包含多重投影核心606與屏幕607。
[0080]為了進一步改進影像分離器的放大率，則極小化或者抑制從光閥發(fā)出的進入影像分離器的入射光束的光學張角也是一種可行的方式，因此本發(fā)明進一步引用積光柱(lightintegration rod)作為多重投影顯示系統(tǒng)200的組件，本實施例是引用數(shù)字光源處理技術(shù)架構(gòu)作為示范性案例，圖7是揭露本發(fā)明配備有積光柱的多重投影顯示系統(tǒng)，圖7揭露的多重投影顯示系統(tǒng)200包含一顆光束源(亦稱為光學引擎)711、影像分離器705、光學成像裝置707以及屏幕709，光束源711主要包含光源703、積光柱701以及光閥201，當光閥201是采用數(shù)字光源處理技術(shù)時，例如DMD芯片，則在光源703與光閥201間還可以選擇性的設(shè)置一片色輪704 (color wheel)，則光束源711將附加地包含此片色輪704。
[0081]光源703由燈泡 703p與反射罩703r組成，積光柱701具有一光入射面701η以及一光出射面71 lt，光源70 3、積光柱701以及光閥201是如此構(gòu)形使得由光源703發(fā)出的光經(jīng)由光入射面701η進入積光柱701以及經(jīng)由光出射面701t離開積光柱701而通過該積光柱701再傳播到光閥201而 形 成光束，該積光柱701是整合并均勻化該光以使該光具有橢圓形光學張角，而同時相應(yīng)地極小化進入影像分離器705的光束的整體光學張角，據(jù)此進入影像分離器705的光束將具有一個相對小的光學張角。
[0082]本發(fā)明的多重投影顯示系統(tǒng)是經(jīng)特別設(shè)計而具有盡可能大的正向放大率的一顆影像分離器，以及能夠?qū)M入影像分離器的入射光束提供橢圓形光學張角的一顆光閥，根據(jù)光學不變量法則所描述的hendue定理，已知在一個特定的成像系統(tǒng)中，一個光錐在從點P到點P’的傳播路徑上其6tendue量必然不變，并遵循如下公式⑴的I^tendue光學不變量法則。
[0083]
【權(quán)利要求】
1.一種用于將包含在光束中的多個影像投影到屏幕上的顯示系統(tǒng)，包含: 光閥，用于提供所述光束； 影像分離器，與所述光閥光學性耦接并具有第一光軸以及正向放大率；以及 光學成像裝置，與所述影像分離器光學性耦接并具有第二光軸，所述第二光軸與所述第一光軸不共軸，其中所述光束是由所述光閥產(chǎn)生并通過所述影像分離器與所述光學成像裝置而投影到所述屏幕上。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其中所述正向放大率是介于1.0到3.0的范圍之間。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，還包含: 光源，用于提供光，所述光源是選自燈泡、發(fā)光二極管、雷射及其組合中的一種以及 積光柱，具有光入射面以及光出射面。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示系統(tǒng)，其中所述光源、所述積光柱以及所述光閥是如此構(gòu)形以致由所述光源發(fā)出的所述光是經(jīng)由所述光入射面進入所述積光柱以及經(jīng)由所述光出射面離開所述積光柱而通過所述積光柱并傳播到所述光閥而形成所述光束，所述積光柱是整合并均勻化所述光以使所述光具有橢圓形光學張角，如此進入所述影像分離器的所述光束具有相對小的光學張角。
5.如權(quán)利要求3所述的顯示系統(tǒng)，其中所述光閥所述選自數(shù)字微鏡裝置芯片、硅基液晶顯示芯片、穿透式液晶顯示芯片及其組合中的一種，所述光閥是作為影像顯示單元以及光源處理單元中的一種，所述光閥配合所述光源以及所述積光柱協(xié)同運作而將所述等影像關(guān)聯(lián)于所述光而形成包含所述等影像的所述光束。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其中所述影像分離器進一步包含位在朝向所述光閥中的一個光閥側(cè)中的一個第一鏡群以及位在朝向所述光學成像裝置中的一個光學成像裝置側(cè)中的一個第二鏡群。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示系統(tǒng)，其中所述第一鏡群用以對所述光束進行第一次收斂并將在所述光束中的所述等影像分離到所述等影像彼此之間不相互重迭的狀態(tài)，所述第二鏡群用于接收所述光束并對所述光束進行第二次收斂。
8.如權(quán)利要求6所述的顯示系統(tǒng)，其中所述第一鏡群是選自正透鏡、負透鏡及其組合中的一種，所述第二鏡群是選自正透鏡、負透鏡及其組合中的一種，第一鏡群與第二鏡群是共軸地設(shè)置在所述第一光軸上。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其中根據(jù)ftendue光學不變量原理，當所述影像分離器具有所述正向放大率時，進入所述光學成像裝置的所述光束相應(yīng)地具有一個相對較小的光學張角。
10.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其中所述等影像是彼此相互關(guān)聯(lián)或者所述等影像是彼此相互無相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其中在所述第一光軸與所述第二光軸之間有一個偏移量，即所述影像分離器與所述光學成像裝置是離軸設(shè)置。
12.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，還包含介于所述影像分離器與所述光學成像裝置之間的一組反射組件，所述 一組反射組件是用以將所述光束分為多個分割光束，并將所述等分割光束導向多個光學成像裝置其中一個。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)為背投影顯示裝置。
14.一種用于將包含在光束中的多個影像投影到屏幕上的投影系統(tǒng)，包含: 光束源，提供所述光束； 影像分離器，設(shè)置在所述光束源旁并具有正向放大率；以及 成像裝置，設(shè)置在所述影像分離器旁，所述光束是通過所述影像分離器以及所述成像裝置而投影到所述屏幕上。
15.如權(quán)利要求14所述的投影系統(tǒng)，其中所述影像分離器具有第一光軸以及所述成像裝置具有第二光軸，所述第一光軸與所述第二光軸不共軸。
16.如權(quán)利要求14所述的投影系統(tǒng)，其中所述光束源進一步包含提供所述光束的光源、具有光入射面以及光出射面的積光柱以及光閥，所述光源、所述積光柱以及所述光閥是如此構(gòu)形以致由所述光源發(fā)出的所述光是經(jīng)由所述光入射面進入所述積光柱以及經(jīng)由所述光出射面離開所述積光柱而通過所述積光柱并傳播到所述光閥而形成所述光束。
17.如權(quán)利要求16所述的投影系統(tǒng)，其中所述積光柱是整合并均勻化所述光以使所述光具有橢圓形光學張角，如此進入所述影像分離器的所述光束具有相對小的光學張角，所述光閥是選自數(shù)字微鏡裝置芯片、硅基液晶顯示芯片、穿透式液晶顯示芯片及其組合中的一種，所述光閥經(jīng)是作為影像顯示單元以及光源處理單元中的一種，所述光閥配合所述光源以及所述積光柱協(xié)同運作而將所述等影像關(guān)聯(lián)于所述光而形成包含所述等影像的所述光束。
18.如權(quán)利要求14所述的投影系統(tǒng)，其中所述影像分離器進一步包含位在朝向所述光束源中的一個光束源側(cè)中的一個第一鏡群以及位在朝向所述成像裝置中的一個成像裝置側(cè)中的一個第二鏡群。
19.如權(quán)利要求18所述的投影系統(tǒng)，其中所述第一鏡群用以對所述光束進行第一次收斂并將在所述光束中的所述等影像分離到所述等影像彼此之間不相互重迭的狀態(tài)，所述第二鏡群用于接收所述光束并對所述光束進行第二次收斂。
20.一種用于將包含在來自光束源的光束中的多個影像投影到屏幕上的投影系統(tǒng)，包含: 影像分離器，其經(jīng)構(gòu)形介于所述光束源與所述屏幕之間并具有正向放大率。
【文檔編號】G03B21/20GK103713451SQ201210371296
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】陳怡學, 陳昭舜 申請人:揚明光學股份有限公司