专利名称：通过注入补偿光在图像投影系统中获得色平衡的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像投影系统，更具体地涉及用于改善由这样的投影系统所产生的图像的亮度和色平衡的方法。
背景技术：
多年以来，图像投影系统已被用于将电影或者静态照片投影到屏幕上，以便观看。近来，对于进行销售演示、商务会晤以及课堂教学，使用多媒体投影系统的展示已变得十分普遍。
彩色图像投影系统的工作原理在于彩色图像是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种基色产生的。参照
图1，现有技术的图像投影系统100包括放置在椭球反光器104焦点处的主光源102，以产生沿主光路106传播通过旋转的颜色转盘部件108的多色光光线105(未示出)。颜色转盘部件108至少包括3个滤光器部分，分别着色为R、G、B三基色中不同的一个。由主光源102发射的多色光光线105沿光路106传播通过光汇集(optical integrating)装置，该装置最好是实心或者空心型的光通道110，以在其出口端产生均匀的照明图案。(在图1中示出了一个实心类型的光通道110)。光通道110利用多次反射原理在一个矩形区域上获得均匀的光强度，该矩形区域的尺寸比例和最终的投影图像相同。该照明图案由透镜元件系统112成像，在一个光反射表面114反射，然后通过投射透镜116传送，形成图像。上述类型的常见的商业上可得到的图像投影系统包括LP300系列，它是由InFocus Corporation，ofWilsonville，Oregon，本申请的受让人制造的。
对于研制可以产生明亮的、高质量彩色图像的图像投影系统，已经投入了巨大的努力。然而传统投影仪的光性能常常不能使人满意。例如，很难获得合适的投影图像亮度，特别是当在一个光线良好的房间内使用小型的便携式彩色投影仪时。
为了增强其投影的图像的亮度，图像投影系统通常采用高强度放电(HID)弧光灯作为主光源102。图2示出了一个示例HID弧光灯120，其包括由弧隙126分开的第一电极122和第二电极124，弧隙宽度最好在0.8到2mm之间。第一和第二电极122和124以及弧隙126被包含在一个密封增压的腔室128中，该腔室内充满了可电离的气体和固体物质。通过外部电压源(未示出)施加到该第一电极122上的高压脉冲使包含在腔室128中的气体和固体物质电离，这样产生一个稳态可逆的反应，由此形成等离子区。跨弧隙126上产生的电流由外部灯驱动电子电路维持，从而维持由稳态可逆反应所产生的等离子区。该等离子区发出明亮的多色光。弧光灯120的组成部分被放置在玻璃壳130中，并将导电箔盘132附在电极122和124上，以消散热量并由此防止损坏玻璃壳130。
因而，HID弧光灯产生了一个强多色光的点光源。将HID弧光灯放置在椭球反射体附近便使该强多色光以高精度聚焦在颜色转盘上。HID弧光灯具备很多有利的特性，例如高强度、高效以及高可靠性；但不幸的是，就其发射能量成分而言，由HID弧光灯所发射的多色光并不平衡。特别是，HID弧光灯提供的发射能量成分在色谱的蓝色端比红色端更大，导致发射能量不平衡。已经尝试几种方法来解决这一问题。
一种最小化光发射能量的不平衡的尝试是要求相对于颜色转盘B滤光器部分的角范围来增加R滤光器部分的角范围(物理尺寸)和/或相对于颜色转盘R滤光器部分的衰减来增加B滤光器部分的衰减。第二种尝试要求通过颜色查找电子部件来降低整个的亮度级别，以获得用于颜色调整的“净空(headroom)”。不幸的是，这些尝试或者引起时间上的非自然信号或者降低图像亮度。第三种尝试要求给颜色转盘添加一个白色滤光器部分，以便提供“白峰(white peaking)”功能。添加白色滤光器部分增加了图像亮度，但是会导致饱和色彩的亮度损失。不幸的是，这些光成分导致了大量的光从基色中逸出。第四种尝试只要求在投影系统中采用更强大的弧光灯。当将其实施于小型便携式投影仪中时，这种方法会导致热、尺寸、重量、成本以及可靠性的问题。
因此，需要一种图像投影系统，其可以使用改善的技术实施，以便在最小化光损耗的同时，获得增加的图像亮度和可调的色平衡。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种设备和方法，用于改善图像投影系统投影的图像亮度和色平衡，并最小化图像投影系统的光损耗。
本发明获得由多色光的主光源所照射的图像投影系统的改善的图像亮度和色平衡。本发明需要给图像投影系统增加一个辅助光源，来自该辅助光源的补偿光同该多色光一起沿主光路共同传播。该补偿光具有一发射能量成分，其可以最小化由主光源引入的发射能量不平衡。例如，在上述示例中，在色谱红端发射能量成分不充分的情况下，该辅助光源提供了补偿光，其发射能量成分对应于红光，由此可以最小化发射能量不平衡。
在第一优选实施例中，该辅助光源被固定在靠近图像投影系统的光汇集装置的入口端附近，这样补偿光在第一近轴反射发生的地方的上游位置与主光路重合。将辅助光源固定在靠近光汇集装置的入口端的位置处使得光损耗最小，因为在该光汇集装置的入口端附近入射的多色光的量最少。因此，第一优选实施例的辅助光源改善了投影图像的亮度和/或色平衡，同时使在该图像投影系统内的光损耗量最小。
在第二优选实施例中，辅助光源被耦合到邻近主光源的反光器上，由此允许从该辅助光源发射的补偿光被导引通过该图像投影系统，其效率和由主光源所产生的多色光的效率相同。该反光器优选地涂覆有颜色选择透射涂层，其可以透射由辅助光源所发射的光的发射能量，而反射其它的所有发射能量。这种涂层可以使主光源的光通过辅助光源被固定的区域的损耗最小。
从以下参考附图，对于本发明优选实施例的详细描述，将很容易明白本发明的其它目的和优点。
附图简介图1是现有技术的彩色图像投影系统的等比例视图。
图2是现有技术的HID弧光灯的放大的侧视简图。
图3a是添加到图1的现有技术的图像投影系统的照明子系统的第一实施例的不完整斜视图，在该系统中辅助光源被固定在第一近轴反射位置之前的、靠近实心光通道的入口端的位置处。
图3b是使用一个备选棱镜实施的、图3a的照明于系统的第一实施例的、放大的不完整侧视简图。
图4a到图4b是使用备选光纤实现的、该照明子系统的第一实施例的不同实施方式的不完整侧视简图。
图5是使用连接到光汇集装置的光纤束实施的、图3a的照明子系统第一实施例的不完整等比例视图。
图6和7对于所有在轴线上的方位角示出了一个锥形，表示分别从图1的现有技术图像投影系统和图3a或者图3b的图像投影系统的光通道射出的光线强度分布。
图8是第一照明子系统实施例的第一替换实施方式的不完整斜视图，其中辅助光源被偏置在实心光通道的一角。
图9是第一照明子系统实施例的第二替换实施方式的不完整斜视图，其中辅助光源被固定在空心光通道的入口端。
图10a、10b以及10c是使用备选光汇集装置实施的、图9的照明子系统的不完整侧视简图。
图11a和11b是表示第一照明子系统实施例的第三备选实施方式的两种配置的不完整斜视图，其中多个辅助光源被分别固定到实心光通道相反面的对应角或者相反角上。
图12是第一照明子系统实施例的第四备选实施方式的不完整斜视图，其中多个光源被固定到实心光通道的同一表面上。
图13a是第一照明子系统实施例的第五备选实施方式的放大的、侧视简图，其中将一对蝇眼小透镜(flyseye lens)实施为光汇集装置。
图13b是图13a的照明子系统的放大视图。
图14是照明子系统的第二实施例的框图，其中辅助光源被放置在邻近反光器的位置并且发射的补偿光和主光源相耦合。
图15是图14照明子系统的第二实施例的备选实施方式，其中使用了多个辅助光源。
优选实施例详述通过示例描述的本发明不同实施例将辅助光源放置在图1的图像投影系统100中的不同位置上，用于在主光源102的发射谱中补偿发射能量的不平衡。本领域技术人员将很容易明白，本发明可以在其它类型的图像投影系统中实施，例如三路投影系统。
图3a示出了本发明第一实施例的原理图，其中辅助光源140被固定在靠近光汇集装置入口端142附近的位置，该光汇集装置优选为光通道110。辅助光源140优选包括一固态发光装置144，诸如发光二极管(LED)，补偿光从该发光装置通过光纤146传播到光耦合装置，该光耦合装置最好是棱镜148。棱镜148以适当角度将补偿光导引进入光通道110，使补偿光与沿主光路106传播的多色光的光线105重合。在图3a所示的实施例中，光纤146在输入棱镜面150上被固定到棱镜148，该输入棱镜面150基本与棱镜148被固定的第一光通道表面152平行。棱镜148被固定在第一近轴反射发生位置154上游的、光通道110入口端142附近的位置处。在第一近轴反射的位置154之前，在棱镜148和第一光通道表面152之间提供光接触，便最小化从光路106进入棱镜148的多色光损耗。
如图3a所示，光通道110是一个示例光汇集装置；后面将参考第一实施例的特定实施方式来详细讨论备选的光汇集装置。通常在图像投影系统中实施光通道，以便产生均匀的照明图案，其具有和最终的期望图像相同的尺寸比例。光通道的工作原理是多次反射，其中所传输的光在光通道的各个侧面上反射，使具有基本均匀的强度的光从光通道的输出端发射。光通道110优选为矩形，使得光的该均匀照明图案从矩形光通道110的出口端156传播出来。光通道110优选由实心玻璃棒组成。光通道110优选宽于棱镜148，以使支持棱镜148的光通道110的整个表面积最小，且从而来自主光路106的多色光的损耗的量最小。示例的实心光通道为4.5mm×6.0mm×40mm长。
发光装置144可以是任意的光源，包括LED、激光器以及弧光灯。LED是优选的固态发光装置，因为其实际上发射单色光并且是小型的和低廉的。发射的光和红光的发射谱相对应的LED通常发射大约30流明的红光。这个附加的红光通常可以实现主光路106中的红光发射能量成分增加10％。红光的引入使得可以使用具有较小红色部分和较大的绿色以及白色部分的颜色转盘来提高整个光传输。
光纤146可以由任何合适的材料做成，但是优选为塑料或玻璃。光纤146可以是适于图像投影系统的任意尺寸，但其直径优选为大约1mm，因为这样的光纤造价不会很贵并且比具有更小直径的光纤更鲁棒。光纤146可以具有适于该图像投影系统的任何外形。图3a中所示的光纤146是一个直光纤。备选地，其光纤146也可以被弯曲，如图4a所示。
光纤146可以直接耦合到光通道110。可以以任意适当的、便利的方式实现这种耦合，但优选为以下两种安排之一。在空心光通道的情况下，光纤146的出口端302与光通道110的入口端142邻接，如图4a所示。在这种选择中，光纤146最好附接到光通道110入口端142的角上，这样可以使主光源102所发射的和从光纤146反射或者折射出去的多色光的损耗最小。在第二种备选安排中，光纤146的出口端302与第一光通道表面152邻接，如图4b所示。两种方法都使得从固态发光装置144传播的补偿光射出光纤146，并且与主光源102所发射的多色光重合。
不必将光纤146并入到辅助光源140中也可以获得本发明的照明子系统的益处。在一个没有配置光纤146的照明子系统中，从固态发光装置144传播的补偿光直接进入棱镜148。
可选地，本发明的照明子系统的益处也可以通过以光纤束的形式提供多个光纤146获得，以便把由固态发光装置144发射的补偿光导引到光汇集装置中。图5示出了多个分开的光纤束，每个光纤束由多个光纤形成。多个光纤146的末端可以被嵌入在光汇集装置306中，制造光汇集装置306的光材料的折射率对应于用于构成光通道110的材料的折射率。光纤146相对于光路106以一个角度嵌入，这样它们发射的补偿光和来自主光源102的多色光在光通道110内重合。光部件308包括光纤146和光汇集装置306，它可被固定在光通道110的任一侧(虚线示出了备选的附接方式)。使用这种备选实施方式的一个优点是，光部件208，光纤146以及光汇集装置306可以被分别构造并且使用光粘合剂安装，由此降低了制造成本。可选地，多光纤部件308可以被附着在光通道110上。
由固态发光装置144发射并传输通过光纤146的补偿光可以由光耦合装置耦合到光通道110中。示例光耦合装置包括棱镜、玻璃棒和镜子，然而该优选的光耦合装置是棱镜148。优选地，使用光透明的粘合剂(例如紫外光硬化的(UV-cured)粘合剂)将棱镜148附在光纤146上。将棱镜148附在光纤146上，以使导引通过光纤146的补偿光在棱镜反射表面158上反射，其入射角使补偿光和沿主路径106传播的多色光的光线105重合。例如，图3b示出了一个示例照明子系统，其中从光纤146中出来的补偿光相对棱镜148a的棱镜反射表面158的入射角为大约45度，以使补偿光在第一近轴反射154位置前和光路106一致。如图3b所示，棱镜148a具有一输入棱镜面150a，其相对于光通道表面152有一倾斜角度，以示例由固态发光装置144所发射的备选传播路径。棱镜148不必具有倾斜的棱镜面，这一实施方式只是示例性的。
棱镜148可以具有适于图像投影系统的任意尺寸或者形状。例如，图3a中所示的输入棱镜面150和其上安装棱镜148的第一光通道表面152基本平行，而图3b中所示的输入棱镜面150a不和第一光通道表面152平行。
无需将光耦合装置并入到辅助光源140中也可以获得本发明照明子系统的益处。在一个没有配置光耦合装置的照明子系统中，补偿光直接经由光纤146或者固态发光装置144注射到光通道110中。
在第一反射位置154之前、在棱镜148和第一光通道表面152之间提供光接触，使通过入口端142进入光通道110的多色光的损耗最小，因为在靠近入口端142的光通道110的侧表面上只有很少的多色光入射。通过图6和7中描述的光强分布的比较关系示意了这种最少的光损耗。图6的原理图示出了从图1的现有技术图像投影系统100的光通道110输出的光锥。该光锥近似了对于同轴的所有方位角的、由主光源102所发射的多色光在通过光通道110传输之后并在从光通道110的出口端156输出之后的角度光强分布。与之对照，图7的原理图示出了从图3a或者图3b的图像投影系统的光通道110输出的光锥，其中辅助光源140将补偿光引入到图像投影系统中。图7中所示的光锥近似了由主光源102所发射的多色光在通过光通道110传输之后并在从光通道110的出口端156输出后的角度光强分布。在图7中所示的光锥顶部的凹口160表示由于固定光耦合棱镜148所引起的大约3％的多色光损耗。考虑到对应于将辅助光源140并入到本发明图像投影系统中而产生的红光的发射能量成分的总增益，这种光损耗最小。
本发明第一实施例的辅助光源140可被固定在入口端142附近的任何位置的光汇集装置上。将辅助光源140固定在光汇集装置入口端142附近的位置处会引起最少的光损耗，因为在光汇集装置的入口端附近最少量的光被入射到该光汇集装置上。尽管优选地将辅助光源140的固定实现在入口端142附近的任何位置，但是将其固定在特定位置可以获得不同的益处，这在下面讨论。
图8示出了本发明第一实施例的第一备选实施方式，其中辅助光源140被固定在第一光通道表面152，并且被偏置在光通道110的一角。因为该第一备选实施方式减少了通过辅助光源140的固定点传播的多色光的损耗，所以它特别有益。
图9示出了本发明第一实施例的第二备选实施方式，其中辅助光源140被固定在空心光通道110a入口端170的表面。尽管这种备选实施方式可使光通道110a的入口端170厚度增加并由此影响彩色转盘部件108的间距，但是这种实施方式允许使用空心光通道，而不是图3a、3b以及8中所示类型的实心光通道。与实心光通道相比，空心光通道更便宜并且长度更短，这在通道输出端获得等价的照明均匀性。
图10a、10b以及10c示出了可以用在图9所示的图像投影系统中的三种备选光汇集装置。图10a示出了注射棱镜312的使用，该注射棱镜312有一个反射表面，其与光通道110的入口端142成45度角。注射棱镜312可以和图9所示类型的空心光通道类型一起使用，或者和图8中所示类型的实心光通道一起使用。图10b示出了在图9的图像投影系统中使用分束器棱镜320。分束器棱镜320包括分色镜316a以及同光通道110的入口端142成45度放置的补偿棱镜322，由此构成分束器立方体，它允许来自主光源102的光通过分束器立方体而不产生损耗。图10c示出了使用分色镜316b，该分色镜316b与图9的图像投影系统的光通道110的入口端142成锐角地倾斜。
本发明的图像投影系统还可以包括多个辅助光源。使用多个辅助光源允许用户实施较低输出并由此更加便宜的固态发光装置，同时与使用单个高输出固态光源所实现的相似的、实现在发射能量不平衡中的降低。可选地，使用多个辅助光源便允许用户通过引入增加的补偿光的量来实现发射能量不平衡的减少，该补偿光的发射能量成分降低了发射能量不平衡。多个辅助光源可以被固定在光通道110或者110a的任一侧，但是优选地固定在第一近轴反射154的位置之前、在入口端142或者170附近的位置处。
图11a和11b示出了本发明第一实施例的第三实施方式的两种优选实施，其中多个辅助光源中的一个被固定在第一光通道表面152，而多个辅助光源的另一个被固定在第一光通道表面152相反的第二光通道表面174上。图11a示出了一种配置，其中第一辅助光源176被固定在第一光通道表面152上，而第二辅助光源178被固定在第二光通道表面174上，这样第一和第二辅助光源176和178分别位于光通道110相反的角上。图11b示出了备选配置，其中第一和第二辅助光源176和178分别位于光通道110的对应角上。
图12示出了本发明第一实施例的第四实施方式，其中多个辅助光源176和178要么固定在第一光通道表面152上(实线)，要么固定在第二光通道表面174上(虚线)。
因此，本领域技术人员将会理解棱镜可以被放置在实心或者空心光通道的入口表面、任意侧面或者上表面或者下表面上。
图13a和13b示出了本发明的第五备选实施方式，其中实施了第二示例光汇集装置。该光汇集装置是一对蝇眼汇集器板(integratorplate)，每一个包含被设计用于产生多个重叠图像的小透镜阵列，这样在一个小透镜中的任何不均匀性都在显示装置(DMD)380中汇集出。图13a示出了本发明的一个实施例，其中由HID弧光灯120发出的光照到(或者入射到)第一组蝇眼小透镜350。第一小透镜350的每一个都具有与显示装置380相同的纵横比。光从第一蝇眼小透镜350出来，进入第二组蝇眼小透镜352，第二组小透镜352的每一个在空间上和相应的第一蝇眼小透镜350对齐。第二蝇眼小透镜352将第一蝇眼小透镜350的孔径(aperture)成像到显示装置380上。聚光镜116将相应的小透镜352在小透镜350处所产生的多个图像重叠到显示装置380上。第一和第二蝇眼小透镜350和352可能分别具有适于该图像投影系统的任意尺寸和形状，但是优选为4×6mm的矩形。
如图13a所示，辅助光源140被固定在靠近第一蝇眼小透镜350的位置。由固态发光装置144所发出的补偿光优选地在遇到镜子360之前通过集光透镜(light collection lens)354、汇集器通道356、以及汇集成像透镜358。镜子360可以是金属或者多层电介质类型。如果镜子360是多层电介质类型，则它可以被设计用于反射该补偿光，同时仍然传输来自主光源的大部分的多色光。从汇集成像透镜358输出的补偿光在镜子360上反射、通过第一蝇眼小透镜350之一或者通过第二蝇眼小透镜352之一，该反射使得补偿光线与多色光的光线105重合。这一备选实施方式使第一蝇眼小透镜350被补偿光均匀地填充，这样使得由投影装置所投影产生的图像包含很好的色均匀性。
蝇眼汇集器板的实施方式也可以只包含辅助光源而没有汇集器通道356。因而，由固态发光装置144所发射的补偿光在被镜子360反射通过蝇眼光汇集装置之前，经过集光透镜354和汇集成像透镜358。第一蝇眼小透镜350之一中充满从辅助光源发出的补偿光；因此没有从主光源发出的多色光进入第一蝇眼小透镜350。这一备选实施方式的一个优点是辅助光装置可以被很容易地耦合到图像投影系统的其余部分。然而，由于第一蝇眼小透镜350中的非均匀性填充，这种备选实施方式可能导致在最终图像中比较差的色均匀性。
如图13b所示，辅助光源可以缺乏汇集成像透镜358。在这样的图像投影系统中，由固态发光装置144所发出的补偿光在被镜子360反射之前经过集光透镜354以及汇集器通道356，其中的镜子360靠近汇集器通道356的出口端362。补偿光通过完全内反射或者镜子涂层而反射离开45度角的汇集器通道356出口端362，并且被导引通过第一蝇眼小透镜350。
在第二优选实施例中，辅助光源被耦合到邻近主光源的反光器上，由此允许补偿光通过图像投影系统传播，其效率与由主光源所产生的光线相同。
图14示出了本发明第二实施例的原理图，其中辅助光源140被放置在邻近反光器140的外表面186处，并且被耦合到主光源102，后者优选为HID弧光灯120。辅助光源140发出的补偿光束被光聚焦元件180聚焦，并且经由反光器104上的补偿光入射区域184传播，以便经过弧光灯120的弧隙126并照到反光器104的内表面188上。
为了使补偿光束能够经由反光器104传播，在补偿光入射区域184处的反光器104内表面188不带有涂层、较低的反射涂层、或者优选波长选择透射涂层，波长选择透射涂层透射那些波长等于补偿光波长的光，而反射波长不等于补偿光波长的可见光。该补偿光入射区域涂层的材料通常不同于加到反光器104内表面188其他部分的涂层材料。内表面188通常载有金属或者电介质涂层，以便在图像投影系统100的工作波长范围内获得最大反射率。反光器104优选地涂有光谱选择透射涂层，它以和HID弧光灯120所生成的多色光同样的效率透射经过图像投影系统的补偿光，并反射由其它光源所发射的光。由HID弧光灯120所发出的多色光可能在经过反光器104的补偿光入射区域184时经受损耗。波长选择透射涂层最小化由HID弧光灯120所发射的多色光的损耗，否则弧光灯的光将经过没有涂层的补偿光入射区域184。
反光器104优选地使用诸如可以透射光的玻璃的材料制造，这样在到弧隙126的路径上补偿光束可以穿过反光器的壁。根据设计目的以及图像投影系统的下游光部件的详细情况，反光器104的形状可以为椭球、抛物面、一般的非球面或者是多面体形式。由于其提供了照明束集中和聚焦，反光器104优选地包括一个冷光镜。由于反光器104的外表面186实际是一个附加的透镜表面，所以它折射输入的补偿光，外表面186最好是平滑的并且被很好地控制的。诸如尺寸、长度、焦距以及热特性的其它技术规范由图像投影系统的设计目标确定。
如以上针对本发明第一实施例所述，包含在辅助光源140中的固态发光装置可以是任意的固态光源，包括LED、激光器、或者弧光灯。优选为LED，因为其实际发射单色光并且是小型和廉价的。发射光的发射谱对应于红光的LED通常发射大约30流明的红光。这一附加红光量通常会使主光路中的红光发射能量成分增加10％。
可选地，可以使用光纤递送补偿光以便使该补偿光从辅助光源140传输到光聚焦元件180，光聚焦元件180聚集经过反光器104的补偿光入射区域184传播的补偿光，并将其聚焦到弧隙126中。
图15示出了本发明照明子系统第二实施例的备选实施方式，其中多个辅助光源140(示出了两个)被放置在反光器104的周围，以便更加均匀地分布在照到颜色转盘部件108(未示出)的照明光束内的补偿光，因而增加补偿光在最终的投影图像中分布的均匀性。每个辅助光源140经过弧隙126聚焦并且被对齐，以免已经传播通过弧隙126的每个补偿光束影响通过补偿光入射区域184进入的任何其它补偿光束。辅助光源140的数量、光束尺寸、位置以及方位由该图像投影系统的特定性能目标确定。
对于本领域技术人员来说，显然可以对本发明上述实施例的细节进行许多修改，而不会背离本发明作为基础的原理。因此，本发明的范围应该只由附加的权利要求所确定。
权利要求
1.一种在包含主光源的图像投影系统中的方法，来自主光源的多色光沿主光路传播，该多色光具有的发射谱由基色的混合组成，每个基色都具有发射能量成分，该基色的一个或者多个的发射能量成分不同于其他基色的发射能量成分，由此促使发射谱中的发射能量不平衡，该方法用于减小传播多色光的主光源中的发射谱能量不平衡，以改善该图像投影系统的总的光透射效率，并由此改善由该图像投影系统所投影的图像的亮度及其颜色重现之一或者改善这两者，该方法包括提供一辅助光源，从该辅助光源中传播补偿光，该补偿光具有有一强度且在一谱范围内的补偿发射能量成分，其抵消该主光源的发射能量不平衡；沿该主光路放置一光汇集装置；以及导引该补偿光，使之和多色光组合并且和主光路在这样一个位置重合，所述位置使得表示组合的多色光和补偿光的、具有基本平衡的发射谱能量的光射出该光汇集装置，以便作为投影图像显示，该投影图像的颜色重现对应于该基本平衡的发射谱能量。
2.权利要求1的方法，其中主光源包含一弧光灯。
3.权利要求2的方法，其中该发射谱中的发射能量不平衡是由对应于弧光灯所发射的红光的发射能量成分中的不足引起；以及该补偿发射能量成分是在包含一强度的红光的谱范围内，所述强度导致该发射能量不平衡的降低。
4.权利要求1的方法，其中辅助光源包含一发光装置，该发光装置选自包含发光二极管、激光器以及弧光灯的组。
5.权利要求1的方法，其中该光汇集装置包含一光通道，在该光通道中传播的光经历多次反射的发生，以使由该光通道射出的光在显示区域上具有基本均匀的光强，所述显示区域具有和该图像投影系统所投影的图像相似的纵横比；该光通道具有一入口端以及第一和第二侧表面，并且第一反射发生在靠近该入口端的位置；以及该补偿光在第一光反射发生的上游位置或者基本在该第一光反射发生的位置处与主光路重合。
6.权利要求5的方法，其中辅助光源包括一光纤，补偿光通过该光纤传播，在第一光反射的上游位置或者基本在该第一光反射的位置处，该光纤被光耦合到该光通道的第一侧表面、第二侧表面以及入口端之一上。
7.权利要求6的方法，其中光纤具有一出口端，并且还包括在该光纤的出口端和光通道之间放置一反射表面，该反射表面将通过该光纤传播的补偿光以一个方向和角度光耦合到该光通道中，以便与该主光路重合。
8.权利要求6的方法，其中光纤具有一出口端，并且还包括在该光纤的出口端和光通道之间放置模制光材料或者元件之一，该模制光材料或者元件之一将通过光纤传播的补偿光以一个方向和角度光耦合到该光通道，以便与该主光路重合。
9.权利要求1的方法，其中主光源包括一具有内表面和外表面的反射器，并且其中辅助光源被放置成邻近该外表面，使得在主光路进入到光汇集装置之前使该补偿光与该主光路重合，由此导引该补偿光通过图像投影系统，其效率与由主光源所产生的多色光相同。
10.权利要求9的方法，其中至少反射器的内表面的一部分涂覆有颜色选择透射涂层，该涂层透射该补偿光的发射能量成分并且反射不同于该补偿光的发射能量成分的光的发射能量成分。
11.权利要求1的方法，其中光汇集装置包括第一和第二蝇眼汇集器板，它们每个都包括一个小透镜阵列，并且其中补偿光充满第一蝇眼汇集器板的一个或者多个小透镜，以使该补偿光以一个方向和角度被导引进入该图像投影系统，以便与主光路重合。
12.权利要求11的方法，其中补偿光在被导引以便和主光路重合之前，通过一汇集器通道。
全文摘要
本图像投影系统改善了投影图像的亮度和/或色平衡。该系统包括一辅助光源，来自该辅助光源的补偿光和由主光源发射的多色光沿主光路共同传播。该补偿光具有一种发射能量成分，其可以最小化由主光源所引入的发射能量不平衡。在第一优选实施例中，辅助光源被固定在光通道的入口端附近，以使该补偿光在第一次反射发生之前和主光路重合。
文档编号H04N9/31GK1539096SQ02815475
公开日2004年10月20日 申请日期2002年6月7日 优先权日2001年6月8日
发明者B·D·维希纳, B D 维希纳, M·D·彼得森, 彼得森, K·A·斯塔尔, 斯塔尔 申请人:因佛卡斯公司