[发明专利]投影仪的光学系统和相应的投影仪

说明书

技术领域

本发明涉及图像投影的领域。 

更准确地，本发明涉及一种正面投影型的图像投影仪中或背投影仪中的成像照明系统。 

背景技术

根据现有技术，如图1所示，使用照明成像仪11的照明系统10。 

常规地，照明系统10包括： 

具有椭圆反射器的照明源100； 

色轮107； 

矩形导管102；和 

多个中继透镜104至106的系统。 

照明源100利用光束101照明放置在矩形导管102的入口处的色轮107，该入口在源100的椭圆反射器的焦点处。矩形导管102用于将照明光束的圆形截面转换为矩形截面并使光束空间均匀。 

导管102的出口经由中继透镜系统成像到成像仪11，该中继透镜系统的透镜的最小数目为2，但是通常为三或四个透镜，照明此外优选是远心的。如果成像仪11是DMD型(来自Texas 的数字微反射镜器件)，那么TIR棱镜12放置在照明系统10和成像仪11之间以便分离照明和成像光束。如果成像仪11是透射LCD(液晶显示器)型，那么TIR棱镜12不是必要的，或如果成像仪11是LCOS(硅载液晶)型，那么TIR棱镜12用二向色PBS(偏振分束器)替代。这种系统具有亮度受限的缺点。 

为了提供更大的亮度，投影仪使用三个成像仪，每个与一种颜色相关。然而，这种系统相对昂贵。 

发明内容

本发明的目的是减少现有技术的这些缺点。 

更具体地，本发明的目的是提供一种更大功率的成像光通量，但仍然保持相对便宜。 

为此，本发明提供一种投影仪的光学系统，包括： 

至少一个产生源照明光束的照明源； 

至少一个第一偏振分束器，用于将源照明光束分离为沿第一方向线性偏振的第一照明光束和垂直于第一方向偏振的第二照明光束； 

至少一个色轮，在两个不同的区域中相交第一和第二偏振照明光束并产生沿第一方向线性偏振的第一彩色光束和垂直于第一方向偏振的第二彩色光束； 

第一成像仪，由沿第一方向线性偏振的第一彩色光束照明并产生第一成像光束；和 

第二成像仪，由垂直于第一方向偏振的第二彩色光束照明并产生第二成像光束。 

从而，使用入射光束的两种偏振，从而最小化光学照明/成像系统中的元件数目。 

有利地，系统包括至少一个第二偏振分束器，其适合于将第一成像光束与第二成像光束组合以便形成第三成像光束。 

根据有利的特征，两个分离的区域在每个瞬间与不同颜色的颜色部分(colour segments)相关。 

根据一个具体的特征，两个分离的区域在每个瞬间与互补颜色的颜色部分相关。 

根据另一特征，在两个区域之一与绿色的颜色部分相关的情况下，另一区域与红色的颜色部分(colour segment)相关，以及在所述两个区域之一与黄色的颜色部分相关的情况下，另一区域与蓝色的颜色部分相关。 

根据多个实施例，第一和第二成像仪是LCOS或透射LCD型。 

根据多个特征，第一偏振分束器是光栅偏振型或二向色型。 

本发明还涉及一种包括根据如上所述的本发明的光学系统的投影仪。 

附图说明

在阅读了下面参考所附附图的描述后，本发明将更清楚地理解，并且其它具体的方面和优点将变得显而易见，在附图中： 

图1说明了已知的照明系统本身； 

图2是根据本发明一个实施例的背投影仪的高度示意的概要图； 

图3示出了在图2的背投影仪中使用的成像系统；和 

图4说明了根据本发明可替换实施例的成像系统。 

具体实施方式

图2是根据本发明第一实施例的背投影仪2的高度示意的概要图。 

投影仪2包括： 

照明系统20； 

物镜21，接收由系统20产生的成像光束26并产生光束25； 

由光束25照明的背投影屏幕24；和 

两个折叠反射镜22和23，其折叠光束25并有可能减小投影仪2的深度P。 

物镜21、反射镜22和23和屏幕24，与它们的布置一起对于本领域技术人员是已知的并且不再更详细地描述。 

图3详细说明了具有LCOS型成像仪(也称为微显示器)的成像系统20，该系统包括：