[发明专利]具有紧凑光学积分器的彩色投影仪以及用其投影图像的方法

说明书

本发明是涉及彩色投影仪和投影彩色图像的方法，特别是，利用紧凑的光 学积分器以增加将被成像和投影的光的均匀性的彩色投影仪和投影彩色图像的 方法。

彩色投影仪一般可被分成三个主要部分：照明系统，包括光源和照明光学 装置；图像产生系统，包括一个或多个光调制器；以及包括投影光学装置的投 影系统。同时，对显示彩色图像的彩色投影仪的需求越来越广泛。推动这种需 求的是彩色投影仪的成本、尺寸、和重量的减小，以及性能上的改善。

在彩色投影仪的尺寸、重量、和性能方面的推动因素中之一是照明系统， 特别是光源。一般，彩色投影仪使用超高压(UHP)汞灯作为光源。但是，制 造包括UHP光源的小型、轻质、且低功率照明系统还存在实践上的局限。

因此，希望提供一种彩色投影仪，其可以使用能够减小整个彩色投影仪的 尺寸和重量的一种可选的照明系统。还希望提供一种彩色投影仪，其具有紧凑 的、高性能的照明系统。此外还希望提供一种使用这样的彩色投影仪投影图像 的方法。本发明旨在提出前面关注的一个或多个。

在本发明的一方面，彩色投影仪包括：用于产生第一、第二、和第三彩色 光束的光源；用于积分第一彩色光束、积分第二彩色光束、和积分第三彩色光 束的光学积分器；第一、第二、和第三光调制器，每个都用于接收积分后的第 一、第二、和第三彩色光束中相应的一个并且用于从中产生相应的第一、第二、 和第三彩色图像；用于组合第一、第二、和第三彩色图像以形成合成的彩色图 像的光学合成器；以及用于投影该合成的彩色图像的投影透镜，其中光学合成 器包括在第一、第二、和第三彩色光束的至少一个的光路上的偏振分束器。

在本发明的另一方面，投影图像的方法包括：提供第一、第二、和第三彩 色光束；积分第一彩色光束，积分第二彩色光束，以及积分第三彩色光束；调 制积分后的第一光束、积分后的第二光束、和积分后的第三光束以产生相应的 第一、第二、和第三彩色图像；组合第一、第二、和第三彩色图像以形成合成 的彩色图像，其中积分第一彩色光束、积分第二彩色光束、和积分第三彩色光 束包括提供第一、第二、和第三彩色光束的至少一个到偏振分束器。

另外的和其它的方面将在接下来的描述中变得很明显。

图1图示说明了彩色投影仪的一个实施例；

图2图示说明了彩色投影仪的另一个实施例；

图3也图示说明了彩色投影仪的再一个实施例；

图4还图示说明了彩色投影仪的又一个实施例。

图1示出了彩色投影仪100的有关部分，包括照明系统110、图像产生器 150、和投影系统180。

照明系统110包括光源120和光学积分器130。

光源120包括第一、第二、和第三发光二极管(LED)122、124、和126、 准直器128、和偏振器129。尽管图1的实施例包括一对第一LED122、一对第 二LED124、和一对第三LED126，可选地，光源120可包括仅仅单个第一 LED122、单个第二LED124、单个第三LED126。第一、第二、和第三LED 122、 124、和126发射具有三种不同颜色(分别为第一、第二、和第三颜色)的彩色 光。有益地，第一、第二、和第三LED 122、124、和126分别发射红光、蓝光、 和绿光。准直器128收集来自第一、第二、和第三LED 122、124、和126的光 并把该光准直成第一、第二、和第三彩色光束。偏振器129将该光线性偏振成 适合图像产生器150操作的偏振态。

同时，光学积分器130包括第一、第二、和第三光积分棒(integrating light rod)132、134和136。有益地，每个光积分棒132、134、136是具有矩形截面 的一块光学性能的玻璃。有益地，该截面可具有16∶9或4∶3的高宽比。然而， 光积分棒132、134、136可由塑料或者任何其它适合的光学透明材料来替代玻 璃制成。