[发明专利]倾斜的二向色合色器II

说明书

相关专利申请

本专利申请涉及以引用方式并入的下述美国专利申请：“倾斜的二向色合色器I(Tilted Dichroic Color Combiner I)”（代理人案卷号66530US002）以及“倾斜的二向色合色器III(Tilted Dichroic Color Combiner III)”（代理人案卷号66792US002），该两案与本案一起在同一天提交。

背景技术

用于将图像投影到屏幕上的投影系统可使用多色光源，例如发光二极管(LED)，其具有不同颜色以生成照明光。在LED和图像显示单元之间安置若干光学元件，用于将来自LED的光混合并转移到图像显示单元。图像显示单元可以使用多种方法来使光生成图像。例如，如透射型或反射型液晶显示器一样，图像显示单元可以利用偏振。

用于将图像投影到屏幕上的其它投影系统可以使用白光来从数字微镜(DMM)阵列进行影像反射，该数字微镜阵列例如为在德州仪器(Texas Instruments)的数字光处理器()显示器中所用的阵列。在显示器中，数字微镜阵列内的各个反射镜表示所投影的图像的各个像素。当对应的反射镜倾斜而使得入射光导向到所投影的光路时，显示像素被照明。安置在光路内部的旋转色轮被定时为对来自数字微镜阵列的光进行反射，从而使得反射的白光经过滤而投影出与像素对应的颜色。数字微镜阵列然后切换到下一个需要的像素颜色，并且这个过程以非常迅速的速度继续进行，从而使得整个投影的显示内容看起来被持续照亮。数字微镜投影系统需要较少的像素化阵列部件，这可导致较小尺寸的投影仪。

图像亮度是投影系统的重要参数。彩色光源的亮度、以及集光、组合光、匀化光的效率、以及将光递送到图像显示单元的效率，均会影响亮度。由于现代投影仪系统的尺寸减小，因此在保证足够的输出亮度水平的同时需要将彩色光源产生的热保持在低水平（在小型投影仪系统中可以消散的水平）。需要一种以更高效率组合多种彩色光的光组合系统，以提供具有足够亮度水平的光输出，而不会使光源的功耗过大。

此类电子投影仪通常包括用于对光束进行光学匀化以针对投影于屏幕上的光来改善亮度和色均匀度的器件。两种常见器件为积分隧道匀化器和蝇眼阵列(FEA)匀化器。蝇眼匀化器体型较小，并且为此成为常用器件。积分隧道的匀化效率更高，但中空隧道总体上需要通常为高度或宽度（取较大者）的5倍的长度。实心隧道通常由于折射效应(effects of refraction)而比中空隧道长。

微型投影仪和口袋投影仪的空间有限，难以有效地实施合色器、光积分器和/或匀化器。因此，为了能够通过在这些投影仪中所用的光学器件（诸如合色器以及偏振转换器）来输出高效且均匀的光，需要体型小且高效的光学设计。

发明内容

本发明整体涉及合色器，具体来讲，涉及适于在口袋投影仪等小型投影仪中使用的合色器。所揭示的合色器包括一个倾斜的二向色板，该倾斜的二向色板具有至少两个反射器，该两个反射器经配置有集光光学器件，来组合至少两种颜色的光。在一个方面，本发明提供一种合色器，该合色器包括第一集光光学器件，该第一集光光学器件具有光输入表面和光轴；第一与第二光源，该第一与第二光源设置为将第一颜色光和第二颜色光注射到该光输入表面中；以及二向色板，该二向色板设置为面向与该光输入表面相对的第一集光光学器件，并设置为与该光轴成某一倾斜角度。该第一与第二光源中的至少一者偏离于该光轴。该二向色板包括：第一二向色反射器，该第一二向色反射器能够反射该第一颜色光并透射其他颜色光；以及第二反射器，该第二反射器能够反射该第二颜色光，其中该第一二向色反射器与该第二反射器均倾斜以使得第一颜色光与第二颜色光均在输出方向上被反射出，该第一颜色光与该第二颜色光形成合色光束。