[发明专利]用于激光投影的照射系统

说明书

相关文件的交叉引用

本申请要求于2010年2月25日提交的、申请号为12/712,718的美国申请的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及电子彩色成像，更具体地，本发明涉及在投影仪或其它类型成像装置中用以组合来自固态光源的、不同波长的光的装置和方法。

背景技术

在诸如便携式投影仪等电子成像装置中，来自多种不同光谱带的光——传统地为红、绿和蓝（RGB），被组合以提供彩色图像。对于大型设备，独立的调制和光学投影器件可以用于各光谱带，以会聚各部分彩色图像从而将复合的多色图像形成在显示屏幕或其它显示表面上。然而，对于较便携的投影装置，将来自各通道的彩色光组合到共同光轴的同轴混合通常是更理想的。该同轴混合设置对各颜色通道采用相同的光学投影器件，并允许光学部件功能和光调制作用尽可能对各颜色通道共享，以节省空间和成本。

以前的电子成像装置使用灯光和其它多色光源以提供各颜色通道的有色光。已开发多种不同类型的光混合系统以支持用于这些早期系统的光组合功能，包括例如改装自彩色电视摄像机光学系统的复杂棱镜设置。随着诸如发光二极管和激光器等固态光源的出现，减小颜色混合部件的一些尺寸和成本并提高成像设备的整体性能、光学效率和色彩饱和度成为可能。为组合颜色，开发了各种设置方式的复合棱镜和分色膜，以用于投影仪和相似的成像装置。在与早期电子成像系统一起使用的更熟悉的方法是如图1所示的合色立方棱镜（X-cube）或X棱镜，以及相关的分色光学元件和飞利浦棱镜。非棱镜方法包括诸如申请号为6,676,260（Cobb等）、标题为“Projection Apparatus Using Spatial Light Modulator with Relay Lens and Dichroic Combiner（使用带有中继透镜和分色组合器的空间光调制器的投影装置）”的美国专利申请等中提出的多套成角度是分色板。

参照图1A，合色立方棱镜10是由如插图E1中所示的四个棱镜元件10a、10b、10c和10d形成的复合棱镜，所述四个棱镜元件10a、10b、10c和10d被涂覆，然后胶合在一起形成单个颜色组合部件。所述合色立方棱镜组合来自诸如激光二极管等分别发射红光、绿光和蓝光的三个固态光源14r、14g和14b的光。如所组装的，合色立方棱镜10具有两个内部交叉的分色界面12a和12b，分色界面12a和12b被处理以选择性地反射和透射不同的波长。分色界面12a反射蓝色波长并透射绿色波长和红色波长。与分色界面12a邻接使得这两个界面沿通过合色立方棱镜中部直线交叉的分色界面12b反射红色波长并透射绿色和蓝色波长。所述各分色界面的交叉线与该图的平面正交，如在图1A中合色立方棱镜10所示。所述各颜色被组合到光轴OA上，在图1中为清晰显示，以分离的颜色路径示出，但是实际中各颜色是同轴的。

图1B所示的飞利浦棱镜70是用以组合各种颜色的更复杂的复合棱镜。飞利浦棱镜70由三个独立的棱镜——棱镜元件70a、70b和70c形成，并包括空气间隙72。设置成一定倾斜角的分色表面将来自固态光源14r、14g和14b的光导引到光轴OA上。

分色表面由各种介电材料的超薄涂膜的堆积层形成，并可以形成为选择性地反射和透射各波长的光。在合色立方棱镜和飞利浦棱镜设备和其它相关光谱组合器或分离器中，各种类型的分色膜提供这样的颜色选择机制，即，允许以高度控制的方式光谱式重组合光或分离光。

小的、手提式的投影仪和各种类型的嵌入式或附连投影仪通常使用用以将红色、绿色和蓝色激光混合到单个光轴上的分色表面的设置。然后所述设备快速地将所产生的光扫描在显示表面上。为减少电池使用和热量产生，这些设备通过直接调制各激光器从而仅产生用以形成图像本身的光而形成各像素。这些投影仪通过生成连续像素扫描线并在随后将之导引到显示表面而形成图像。