专利名称：色彩管理系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于投影显示的色彩管理系统，更具体地说，涉及一种用于把输入照明光分离入不同的色彩通道以方便空间信息的叠加和用于后来不同的色彩通道的重组以方便全色图像的投影的系统。
背景技术：
对于投影显示，最好能够采用色彩管理系统，这种色彩管理系统最好能够有助于产生高对比度图像且容纳较高水平的照明通量。遗憾的是，当前现有的色彩管理系统只有通过采用高度特异型材料才能在合理的照明通量水平上获得增强的对比度，造成了不合理的成本增加。
色彩管理系统首先把输入光(例如白光)分离成覆盖可见光谱的多个色彩通道(例如红色、绿色和蓝色)，然后使用不同的色彩通道来照明多个对应的微显示屏(例如LCoS微显示屏)并重组色彩通道，以产生输出光(例如白光)。在需要结合输出光束来投影图像的情况中，可以在重组之前由微显示屏把空间信息叠加到每个色彩通道上。因而，可以利用输出光束来投影全色图像。在此所使用的术语“微显示屏”、“面板”和“光阀”指用于接收初始光束、在光束中添加空间信息和发射包含初始光束和空间信息的经更改的光束的机械装置。例如日本JVC公司制造的型号DILA SX-070。
在没有降低其保持合理数量的照明通量的能力的情况下，现有技术的色彩管理系统已被确证不能低成本地产生高对比度图像。这部分是由于使用了用于色彩分离和重组的固体“立体式”偏振光束分束器。这些偏振光束分束器还被称为MacNeille三棱镜或立体偏振光束分束器。“立体式”偏振光束分束器肯定会受到通常在高通量水平时会上升的热梯度的影响，这经常致使出现应力双折射，应力双折射会导致光的去偏振和对比度的下降。因而，在需要高对比度图像的情况中，必需使用昂贵的高折射率和低双折射玻璃。虽然这种解决方案已确证能够在低水平的通量上有效降低双折射，但是它很昂贵且在高通量水平(例如大于大约500流明)上会使消除热感应双折射的效用降低。
例如，图1示出了现有技术的色彩管理系统100，一般为ColorLink公司的ColorQuad TM，其中，使用四个立体偏振光束分束器和五个色彩选择性延迟元件来提供色彩分离和重组。根据这种系统，输入立体偏振光束分束器接收输入光束120并把其分离为三种组分绿色组分121、蓝色组分122和红色组分123。红色组分123接收来自红色面板133的空间信息；蓝色组分122接收来自蓝色面板132的空间信息；以及绿色组分121接收来自绿色面板131的空间信息。最后，输出立体偏振光束分束器把红色组分123和蓝色组分122与绿色组分121重新组合，以形成全色图像140。应当注意，在高水平的光通量上，立体偏振光束分束器110被热加载且必然会发生物理变形，这致使出现应力双折射，这会导致光的去偏振和对比度的下降。
在针对降低使用立体偏振光束分束器的负面作用的尝试中，已有用平板偏振光束分束器代替色彩管理系统中的立体结构的各种尝试。但是，这些尝试会引起与平板偏振光束分束器相关联的其它光学像差，例如像散。
因此，能够在高通量投影系统中使用且同时能够在各种热环境中发挥作用的拥有降低的双折射敏感度和改善的耐久性的色彩管理系统将会很有优势。能够实现这些目标而无需昂贵的高折射率和低双折射玻璃或者对由平板结构的偏振光束分束器所产生的光学像差没有特殊敏感性的色彩管理系统将会更加有优势。
发明内容
本发明的方法和装置能够解决现有技术中的多个缺点。根据本发明的各个方面，经改进的方法和装置提供用于投影显示系统的色彩管理。本发明的有效色彩管理适合于在高通量投影系统中使用，具有改进的对比度、双折射敏感度和耐久性，同时大大降低了成本。此外，本发明提供了适合于在恶劣的热环境中使用的色彩管理而无需昂贵的高折射率和低双折射玻璃。
根据本发明的示例性实施例，色彩管理系统包括光分离器、补偿三棱镜组和用于形成合成光输出的装置。根据这个实施例，光分离器被安置来接收包含第一组分和第二组分的光输入和被设置成用于把第一组分与第二组分分离并发射包含第一组分的第一光束和包含第二组分的第二光束。
补偿三棱镜组被安置来接收第一光束和被设置成用于透射将由第一微显示屏接收的第一光束。在第一微显示屏在第一光束上添加入空间信息之后，产生了经更改的第一光束，补偿三棱镜组接收经更改的第一光束并发射经补偿的光输出。这个经补偿的光输出包含经更改的第一光束以及补偿由光分离器和/或可能致使光学像差的任何其它光学元件所诱发的光学像差以及可以从补偿中获益的任何其它光学现象。最后，本发明的色彩管理系统包括用于从经补偿的光输出和包含第二光束的补偿光输出中形成合成光输出的装置。
在示例性实施例中，光分离器包括虑光器，其被安置来接收广谱光输入和被设置成选择性地旋转(rotate)光的组分，以发射定向于两个平面上的光。在这个实施例中，光分离器还包含偏振光束分束器，其被安置来接收双定向光和把其分离成两个光输出。在一个实施例中，这些光输出包括包含第一组分的第一光束和包含一个或多个其它组分的第二光束。
在另一示例性实施例中，色彩管理系统包括图像吸收器(imageassimilator)，被安置来接收来自光分离器的第二光束和被设置成把其分离成均包含不同组分的两个输出光束。然后，图像吸收器把每个输出光束透射至对应的微显示屏和接收来自每个微显示屏的经更改的光束，经更改的光束包括添加的空间信息。最后，图像吸收器产生一个输出，其包含来自微显示屏的经更改的输出。
在此所使用的术语“组分”指透射光中的一部分。例如，在透射光包含可见光谱(例如蓝、红和绿)中的各个波长的光的情况中，在可见光谱中，透射光可以被分离成多个组分，每个组分对应于一个波长范围(即色带)，每个波长接近一个色带，例如蓝色、红色或绿色。作为进一步的示例，透射光可以包含定向于一个或多个平面上的偏振光。
根据本发明的示例性实施例，图像吸收器可以包含分色三棱镜。另外，图像吸收器可以包含偏振虑光器和偏振光束分束器。根据这个实施例，偏振虑光器产生包含具有不同定向的第二和第三组分的差分光(differentiated light)输出。第二偏振光束分束器接收差分光输出并把其分离成多个输出，以透射至多个对应的微显示屏，其中，每个输出均拥有不同的色彩组分。
根据本发明的另一示例性实施例，补偿三棱镜组可以包含一对由气隙隔开的三棱镜补偿器，用于补偿由偏振光束分束器所产生的一个或多个光学像差。可选地，补偿三棱镜组也可以具有倾斜定向或可以结合倾斜式补偿器平板。
根据本发明的另一示例性实施例，色彩管理系统也可以包括用于改善投影图像中的对比度的虑光器(例如色彩选择性延迟器组件)和分析器。色彩选择性延迟器组件的功能是选择性地旋转合适的色带，使得出射光被基本线性地偏振并且每个色带的偏振轴都基本相同。虑光器和分析器可以被安置来接收来自图像吸收器和补偿三棱镜组的光输出。可选地，根据色彩选择性延迟器组件的特性，分析器可以从光输出上除去预设波长或波段上的光。最后，色彩管理系统可以包括用于投影含有空间信息的输出光束的投影透镜，以投影图像。
因此，三棱镜补偿器组的使用使得色彩管理系统能够有效采用被设置成平板式而不是现有技术中的立体式的偏振光束分束器。此外，本发明可以同时采用偏振相关组件和分色组件，以把输入光分离成多个色带，由此，空间信息可以通过对应的多个微显示屏被添加到多个色带上，经更改的色带被重组，以产生全色投影图像。
结合下面的附图，下面详细的描述能够使本发明的上述目标和特性更加易于理解，附图中相同的数字表示相同的组件。在附图中图1示出了现有技术的色彩管理系统；图2示出了根据本发明的示例性实施例的单面板色彩管理系统；图3示出了根据示例性实施例的偏振光束分束器，其中，偏振光束分束器包含一对其有源表面基本互相远离相对的倾斜偏振光束分束器；图4示出了根据本发明的另一示例性实施例的双面板色彩管理系统，其中，补偿三棱镜组倾斜且图像吸收器是一个基本等路径长度的三棱镜；图5示出了根据本发明的另一示例性实施例的三面板色彩管理系统，其中，图像吸收器是一个分色三棱镜且输出由输出虑光器和分析器进一步增强；图6示出了结合多个场透镜的三面板色彩管理系统，这些场透镜被安置用于接收和会聚组分光束，以降低光束的直径；图7示出了根据本发明的另一示例性实施例的三面板色彩管理系统，其中，光分离器可以是分色镜或偏振光束分束器，并且第一光束在被偏振光束分束器反射之后由补偿三棱镜组接收，第二光束在被图像吸收器接收之前没有遭遇偏振光束分束器，并且图像吸收器包含用于选择性地旋转组分的虑光器和偏振光束分束器；图8示出了根据本发明的另一示例性实施例的三面板色彩管理系统，其中，光分离器是分色镜，并且延迟器平板被安置来接收和改善被蓝色和红色微显示屏接收之前的光束；以及图9示出了根据本发明的另一示例性实施例的通过式(passthrough)三面板色彩管理系统，其中，光分离器包含多个分色镜，并且，在通过两个偏振光束分束器进行重组之前，空间信息被红色透射光阀、绿色透射光阀和蓝色透射光阀添加入三个光束中的每一个。可以从各种现有的不同尺寸和分辨率中选择合适的透射光阀，以满足特定应用的需求，并且存在由索尼(Sony)和爱普生(Epson)公司制造的商业可用光阀。
具体实施例方式
在本文件中，可以根据各种功能组件和/或各种处理步骤对本发明进行描述。应当理解，这种功能组件可以由用于执行指定功能的若干软件、硬件、电气、光学或结构组件来实现。例如，本发明可以采用各种光学和/或数字电气组件，它们的值可以适当地设置成用于各种特定目的。此外，本发明可以实践于任何光学应用中。但是，为了示出简单，在此将结合投影显示屏对本发明的示例性实施例进行描述。进而，应当注意，在各种组件可以适当地耦合或连接至示例性光学系统中的其它组件的情况中，这些连接或耦合能够由组件之间的直接连接来实现，或者由通过位于它们之间的其它组件和器件的连接来实现。
如上所述，现有技术的色彩管理系统存在光强有限、高成本、低图像对比度、过度的双折射敏感度和缺乏耐久性的缺点。现有技术中对于克服这些缺点的尝试导致了必须使用昂贵的高折射率和低双折射玻璃。但是，尽管使用了这些昂贵的材料，热感应双折射仍致使在光强水平高于大约500流明时存在问题。
根据本发明的各个方面，提供了经改进的色彩管理系统，其提供了适合于在恶劣的热环境中使用的色彩管理而无需昂贵的高折射率和低双折射玻璃。根据本发明的示例性实施例，输入照明光被分离成多个不同的色带，然后，在由对应的多个微显示屏所进行的空间信息的叠加和由补偿三棱镜组所提供的光学像差的补偿之后，进行重组，从而产生了全色图像。因而，本发明的有效色彩管理适合于在高流明投影系统中使用，具有降低的成本、改进的对比度、降低的双折射敏感度和改进的耐久性。此外，本发明提供了适合于在恶劣的热环境中使用的色彩管理而无需昂贵的高折射率和低双折射玻璃。
在一个实施例中，参考图2，示例性色彩管理系统200包括光分离器220、补偿三棱镜组240和用于形成合成光输出290的装置270。根据示例性实施例，光分离器220被安置来接收包含第一组分和第二组分的光输入210。光分离器220被设置成用于把所述第一组分与所述第二组分分离并发射包含所述第一组分的第一光束221和包含所述第二组分的第二光束222。应当注意，光分离器220可以包含偏振光束分束器，其被设置成用于把定向于第一平面上的光与定向于第二平面上的光分离并发射包含定向于第一平面上的光的第一光束和包含定向于第二平面上的光的第二光束。
根据示例性实施例，补偿三棱镜组240被安置来接收第一光束221，以及补偿三棱镜组240被设置成用于透射将由第一微显示屏231接收的第一光束221。此外，补偿三棱镜组240被设置成用于接收来自第一微显示屏231的经更改的第一光束并发射经补偿的光输出282。根据本发明的示例性实施例，经补偿的光输出282包含经更改的第一光束以及补偿由光分离器220引起的光学像差。
根据示例性实施例，补偿三棱镜组240包含一对三棱镜补偿器。应当注意，这些三棱镜补偿器可以被安排成由气隙隔开。气隙的大小根据光分离器的厚度和定向而定，通常在一到四毫米之间，且在示例性实施例中为大致2.5毫米。进而，气隙可以被设置成用于补偿一个或多个光学像差。根据本发明的另一示例性实施例，如图4所示，补偿三棱镜组240可以具有倾斜定向。例如，补偿三棱镜组可以定向在-30度和+30度之间的角度上。在示例性实施例中，补偿三棱镜组可以定向在大约15度的角度上。进而，补偿三棱镜组240可以包含具有倾斜定向的倾斜式补偿器平板469。例如，倾斜式补偿器平板可以定向在-30度和+30度之间的角度上。在示例性实施例中，倾斜式补偿器平板可以定向在大约15度的角度上。最后，补偿三棱镜组可以被设置为具有基本等于偏振光束分束器的长度的等效光学路径长度。
在示例性实施例中，本发明也可以包括用于从经补偿的光输出282和包含第二光束222的补偿光输出222中形成合成光输出的装置270。在示例性实施例中，用于形成合成光输出290的装置270包含偏振光束分束器270，它可以是与光分离器220相同的组件且具有相同的功能。
在此所使用的术语“虑光器”指起到区分作用(即，根据诸如波长、定向、偏振或爆闪(flash)或场频率的光的物理特性来阻挡或允许通过或改变光通量的偏振属性)的光学虑光器，并且可以通过使用本技术领域所常见的任何技术来构造，这些技术例如有把诸如感光光学延迟膜的光学有源材料埋置到不同的透光衬底中或其上面，或者把多个超薄线放置成互相平行并留出薄隙缝，其中光可以通过这些隙缝以产生偏振光。用于根据光的物理特性来区分光的虑光器的示例包括由加利福尼亚州圣塔-罗萨(California，Santa Rosa)的OCLI和列支敦士登(Liechtenstein)的Unaxis制造的分色平板、由科罗拉多州玻尔得(Boulder，Colorado)的ColorLink制造的ColorSelect虑光器以及由犹他州奥勒姆(Orem，Utah)的Moxtek制造的Proflux偏振器和偏振光束分束器。
如图7所示，光分离器可以是分色镜或者偏振光束分束器。此外，如图7所示，第一光束在被偏振光束分束器反射后由补偿三棱镜组接收，其中，第二光束在被图像吸收器接收之前没有遭遇偏振光束分束器，并且图像吸收器包含用于选择性地旋转组分的虑光器以及偏振光束分束器。另外，如图9所示，光分离器可以包含多个分色镜。
如图6所示，虑光器215被设置成用于接收线性偏振光输入210和选择性地旋转光输入210的偏振组分，以产生包含定向于第一平面上的偏振光和定向于第二平面上的偏振光的光输入217。根据这个实施例，定向于第一平面上的偏振光包含第一色彩组分，例如绿色光；定向于第二平面上的偏振光包含第二色彩组分和第三色彩组分，例如红色和蓝色光。
偏振光束分束器220被安置来接收来自第一虑光器215的第一偏振光输出217。应当注意，偏振光束分束器220是用于把初始光束分离成两个出射线性偏振光束的器件。这样，偏振光束分束器220可以包含带有涂层的分色镜，用于把光分离成不同色彩的组分。例如，典型的涂层可以是薄膜介电涂层。另外，偏振光束分束器220可以是带有涂层的介电光束分束器，用于根据色彩或偏振把光分离成不同的组分。
如图3所示，偏振光束分束器220可以包含其有源表面基本互相远离相对的两个或多个偏振光束分束器321和322，以进一步改善对比度和使诸如由不平衡热加载而引起的应力双折射达到最小。可选地，多个偏振光束分束器321和322可以相对于彼此进行倾斜，以补偿相关光束之间的任何偏移，例如是可能由每个偏振光束分束器的有限和/或不同厚度所引起的偏移。应当注意，这些相对于彼此倾斜的多个偏振光束分束器对于需要分离和重组光且相应需要校正初始或发射光中的像差的各种应用很有用处。在示例性实施例中，偏振光束分束器可以包含其两侧上都拥有有源偏振光束分束器表面的单个元件。这种偏振光束分束器的示例是其两个表面上都拥有Proflux TM偏振光束分束器表面的透光衬底。
根据本发明，偏振光束分束器220被设置成用于把定向于第一平面上的偏振光与定向于第二平面上的偏振光分离。在示例性实施例中，偏振光束分束器220可以被设置为以第一方向发射定向于第一平面上的偏振光和以第二方向发射定向于第二平面上的偏振光，其中，第二方向与第一方向基本垂直。在另一示例性实施例中，偏振光束分束器220可以被设置成透射定向于第二平面上的偏振光和反射定向于第一平面上的偏振光。
另外，如图7所示，偏振光束分束器220可以被设置成反射定向于第二平面上的偏振光和透射定向于第一平面上的偏振光。根据这个实施例，可以采用多个折叠镜(fold mirror)，以导引色彩管理系统的组件之间的各个光束。在此所使用的折叠镜指能够反射光的任何反射表面。例如，折叠镜可以是由列支敦士登(Liechtenstein)的Unaxis公司所生产的镀铝镜或高级银镜。如图3所示，偏振光束分束器320可以包含一对其有源表面331和332基本互相远离相对的偏振光束分束器321和322，或者其两侧上都拥有有源表面的单个偏振光束分束器元件。
参考图6，图像吸收器550可以被安置来接收来自偏振光束分束器220且定向于第二平面上的偏振光。图像吸收器550可以被设置成用于把第二组分与第三组分分离，并透射将由第二微显示屏532接收的第二组分和将由第三微显示屏533接收的第三组分。此外，图像吸收器550可以进一步被设置成用于接收来自第二微显示屏532的经更改的第二组分和来自第三微显示屏533的经更改的第三组分。最后，图像吸收器550可以被设置成发射将由偏振光束分束器270接收的所吸收的光输出，所吸收的光输出包含经更改的第二组分和经更改的第三组分。在示例性实施例中，可以确定与玻璃或图像吸收器550的其它光学材料相关联的等效光学路径长度，因此可以把补偿特性结合到诸如补偿三棱镜组240的合适的系统组件中。
在示例性实施例中，如图5和6所示，图像吸收器550包含分色三棱镜。在替换实施例中，如图4所示，图像吸收器450可以是基本等路径长度的三棱镜。在另一示例性实施例中，图像吸收器550可以包含用于产生包含第二组分和第三组分的差分光输出的偏振虑光器，其中，第二组分的方向被旋转至与第三组分的方向垂直。根据这个替换实施例，图像吸收器550还包含第二偏振光束分束器，其被安置用于接收来自偏振虑光器的差分光输出。在透射将由第二微显示屏接收的第二组分之前和在透射将由第三微显示屏接收的第三组分之前，这个第二偏振光束分束器被设置成用于把第二组分与第三组分分离。
补偿三棱镜组240被安置来接收来自偏振光束分束器220且定向于第一平面上的光。补偿三棱镜组240可以包含一对三棱镜补偿器，且被设置成透射将由第一微显示屏接收的第一组分和用于接收来自第一微显示屏的经更改的第一组分。此外，补偿三棱镜组240被设置成发射光输出，其包含将由偏振光束分束器220接收且定向于第一平面上的经更改的第一组分。根据示例性实施例，补偿三棱镜组240被设置成具有基本等于图像吸收器550的长度的等效光学路径长度。在示例性实施例中，补偿三棱镜组240的三棱镜补偿器被安排成由气隙隔开，用于补偿由偏振光束分束器220所产生的一个或多个光学像差。
在另一示例性实施例中，如图2所示，补偿三棱镜组240可以具有倾斜方向，使得其面向偏振光束分束器220的表面相对于一个平面倾斜，其中，该平面与从补偿三棱镜组240到偏振光束分束器220的最直接路径垂直。在另一示例性实施例中，如图4所示，补偿三棱镜组240还可以包含具有倾斜定向的倾斜式补偿器平板，使得其面向偏振光束分束器220的表面相对于一个平面倾斜，其中，该平面与从倾斜式补偿器平板到偏振光束分束器220的最直接路径垂直。
在示例性实施例中，如图5所示，输出可以进一步由输出虑光器或分析器增强，输出虑光器或分析器被安置来接收来自图像吸收器550和补偿三棱镜组240的经更改的光输出以及进一步更改这个光，以产生定向于单个平面上的偏振光，即基本线性的偏振光，这可以通过一个或多个旋转光束中的偏振轴来实现。根据这个示例性实施例，色彩管理系统200可以包含被安置用于接收从第二虑光器发射出的光的分析器，以产生其对比度相对于从第二虑光器发射出的光得到改善的锐化合成光输出。在另一示例性实施例中，分析器可以被设置成用于根据虑光器的特性(即色彩选择性延迟组件)来从光束中除去预设波长的光。最后，应当注意，从色彩管理系统200发射出的光束可以通过用于投影图像的投影透镜来放大。
如图6所示，色彩管理系统可以通过结合多个场透镜来改善其处理提高的光通量要求的能力且保持或降低物理尺寸，其中，场透镜被安置用于接收和会聚组分光束，以降低这些光束的直径。进而，如图8所示，该系统可以包含一个或多个延迟器平板，用于接收和改善被蓝色和/或红色微显示屏接收之前的光束。
在示例性实施例中，如图6所示，色彩管理系统200可以包含一个或多个场透镜610，在光束被微显示屏接收之前和/或在被微显示屏透射之后，每个场透镜610被安置来接收和会聚线性偏振光束。根据这个实施例，光束可以被会聚成更加紧凑的输出光束，使得可以有效使用较小的投影透镜且保持相等或甚至提高的光通量。
根据这个实施例，虑光器215接收基本线性的偏振光输入210并且选择性地旋转偏振光输入的组分，以发射定向于两个平面217上的光。偏振光束分束器220接收双定向光217和把其分离成两个基本线性的偏振光输出，一个包含单组分而另一个包含两个组分。图像吸收器550接收来自偏振光束分束器220且包含两个组分的输出光，并且进一步把光分离成两个光输出，每个均包含两个组分中的一个。然后，图像吸收器550把每个光输出透射至对应的微显示屏532和533并接收来自每个微显示屏的经更改的输出。最后，图像吸收器550产生一个输出，其包含来自微显示屏的经更改的输出。补偿三棱镜组240接收来自偏振光束分束器220的单色光输出并把光透射至另一对应的微显示屏231。然后，补偿三棱镜组240接收和透射来自微显示屏231的经更改的光输出259，以和来自图像吸收器550的光输出组合。
应当注意，通过适当地用补偿三棱镜组替换图像吸收器550的方式，本发明的色彩管理系统200适合在如图2所示的单面板系统中、在如图4所示的双面板系统中或者在如图5至9所示的三面板系统中使用。进而，如图9所示，本发明的系统可以实现为通过式(passthrough)系统900，其中，在通过两个偏振光束分束器920和970进行重组之前，可以由绿色透射光阀931、蓝色透射光阀932和红色透射光阀933把空间信息添加到三个光束901、902和903中的每一个上。根据这个实施例，示例性色彩管理系统包括含有第一分色镜921和第二分色镜922的光分离器220，其中，所述第一分色镜921被安置来接收所述光输入和被设置被用于把所述第一组分与所述第二组分分离和发射包含所述第一组分的第一光束903和包含所述第二组分的第二光束989，其中，所述第二分色镜922被安置来接收所述第二光束989和被设置成用于把所述第二组分与所述第三组分分离和发射包含所述第二组分的经处理的第二光束902和包含所述第三组分的第三光束901，其中，所述第一光束903将由用于产生第一偏振光束的第一偏振器913接收，所述经处理的第二光束902将由用于产生第二偏振光束的第二偏振器912接收，以及所述第三光束901将由用于产生第三偏振光束的第三偏振器911接收，所述色彩管理系统进一步包含红色光阀933，其被安置来接收所述第一偏振光束和被设置成用于发射将由所述图像吸收器920接收的偏振红色光束，所述色彩管理系统进一步包含蓝色光阀932，其被安置来接收所述第二偏振光束和被设置成用于发射将由所述图像吸收器920接收的偏振蓝色光束，所述色彩管理系统进一步包含绿色光阀931，其被安置来接收所述第三偏振光束和被设置成用于发射将由所述补偿三棱镜组940接收的偏振绿色光束。最后，所述补偿三棱镜组940发射的经补偿的输出将被光束分束器970与由偏振光束分束器920所产生的吸收的输出进行重组，其中由偏振光束分束器920所产生的吸收的输出包含偏振蓝色光束和偏振红色光束。在示例性实施例中，在与光束分束器970的输出组合以及被透射至投影透镜以输出投影图像之前，来自光束分束器920且包含偏振蓝色光束和偏振红色光束的输出经过色彩选择虑光器和清除(cleanup)偏振器。
因此，本发明同时采用了偏振相关组件和分色组件，以把输入光分离成多个色带，由此空间信息可以通过对应的多个微显示屏添加到多个色带上，经更改的色带被重组，以产生全色投影图像。
上面已参考各个示例性实施例对本发明进行了描述。但是，本领域的普通技术人员应当理解在不脱离本发明的范围的情况下可以对示例性实施例作出改变和修改。例如，通过提供其它光学结构或布置方式，可以以其它方式来实现各个组件。这些替换可以根据特定应用或与系统的操作相关的诸多因素来适当地选择。此外，这些和其它改变或修改应当被包含在如所附权利要求书中所表达的本发明的范围之内。
权利要求
1.一种色彩管理系统，包括光分离器，其被安置来接收包含第一组分和第二组分的光输入，其中所述光分离器被设置成用于把所述第一组分与所述第二组分分离并发射包含所述第一组分的第一光束和包含所述第二组分的第二光束；以及补偿三棱镜组，其被安置来接收所述第一光束；其中所述补偿三棱镜组被设置成用于透射将由第一微显示屏接收的所述第一光束，接收来自所述第一微显示屏的经更改的第一光束并发射经补偿的光输出；其中所述经补偿的光输出包含所述经更改的第一光束并补偿由所述光分离器所引起的光学像差。
2.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述光输入包含定向于第一平面上的偏振光与定向于第二平面上的偏振光，并且其中所述光分离器包含偏振光束分束器，其被设置成用于把定向于所述第一平面上的所述光与定向于所述第二平面上的所述光分离并发射包含定向于所述第一平面上的所述光的第一光束和包含定向于所述第二平面上的所述光的第二光束。
3.如权利要求2所述的色彩管理系统，还包含用于从所述经补偿的光输出和包含所述第二光束的补偿光输出中形成合成光输出的偏振光束分束器。
4.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述补偿三棱镜组包含一对三棱镜补偿器。
5.如权利要求4所述的色彩管理系统，其中所述三棱镜补偿器被安排成由气隙隔开，并且其中所述气隙被设置成用于补偿一个或多个光学像差。
6.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述补偿三棱镜组具有倾斜定向。
7.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述补偿三棱镜组还包含具有倾斜定向的倾斜式补偿器平板。
8.如权利要求2所述的色彩管理系统，其中所述补偿三棱镜组被设置为具有基本等于所述偏振光束分束器的等效光学路径长度的补偿器等效光学路径长度。
9.如权利要求2所述的色彩管理系统，其中所述偏振光束分束器包含一对其有源表面基本互相远离相对的偏振光束分束器。
10.如权利要求9所述的色彩管理系统，其中所述这对偏振光束分束器相对于彼此倾斜。
11.如权利要求1所述的色彩管理系统，还包含用于接收所述经补偿的光输出和投影所述经补偿的光输出的投影透镜，以显示图像。
12.如权利要求1所述的色彩管理系统，还包含图像吸收器，其被安置来接收所述第二光束；其中所述图像吸收器被设置成用于透射将由一个或多个微显示屏接收的所述第二光束，接收来自所述一个或多个微显示屏的一个或多个经更改的第二光束，以及发射包含所述经更改的第二光束的所吸收的光输出；其中所述吸收的光输出形成所述补偿光输出。
13.如权利要求12所述的色彩管理系统，其中所述图像吸收器是基本等路径长度的三棱镜。
14.如权利要求13所述的色彩管理系统，其中所述补偿三棱镜组被设置为具有基本等于所述图像吸收器和所述偏振光束分束器的组合的等效光学路径长度的补偿器等效光学路径长度。
15.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述第一组分包含红色。
16.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述第二组分包含蓝色和绿色。
17.如权利要求12所述的色彩管理系统，其中所述第二光束包含第三组分；其中所述图像吸收器被设置成用于把所述第二组分与所述第三组分分离，发射包含所述第二组分的第二光束和发射包含所述第三组分的第三光束；其中所述第二光束将由第二微显示屏接收且所述第三光束将由第三微显示屏接收；其中所述图像吸收器进一步被设置成用于接收来自所述第二微显示屏的经更改的第二光束和接收来自所述第三微显示屏的经更改的第三光束；并且其中所述吸收的光输出包含所述经更改的第二光束和所述经更改的第三光束。
18.如权利要求17所述的色彩管理系统，其中所述图像吸收器包含分色三棱镜。
19.如权利要求1所述的色彩管理系统，还包含被安置来接收所述经补偿的光输出的输出虑光器，其中所述输出虑光器被设置成用于产生包含定向于单平面上的光的经虑光且经补偿的光输出。
20.如权利要求19所述的色彩管理系统，其中所述输出虑光器被设置成用于旋转所述经补偿的光输出。
21.如权利要求19所述的色彩管理系统，其中所述输出虑光器被设置成用于旋转所述互补光输出。
22.如权利要求19所述的色彩管理系统，还包含被安置来接收所述经虑光且经补偿的光输出的分析器，其中所述分析器被设置成用于产生其对比度相对于所述经虑光且经补偿的光输出得到改善的经锐化且经补偿的光输出。
23.如权利要求22所述的色彩管理系统，其中所述分析器被设置成用于从所述经虑光且经补偿的光输出中除去预设波长的光。
24.如权利要求1所述的色彩管理系统，还包含被安置来接收所述互补光输出的分析器，其中所述分析器被设置成用于致使所述互补光输出具有增强的对比度。
25.如权利要求17所述的色彩管理系统，其中所述第一组分包含绿色。
26.如权利要求17所述的色彩管理系统，其中所述第二组分包含蓝色。
27.如权利要求17所述的色彩管理系统，其中所述第三组分包含红色。
28.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述光分离器包含输入光虑光器，其被设置成用于接收光输入和选择性地旋转所述光输入的组分，以产生包含定向于第一平面上的光和定向于第二平面上的光的偏振光输入，所述光分离器还包含偏振光束分束器，其被设置成用于把定向于所述第一平面上的所述光与定向于所述第二平面上的所述光分离并发射包含定向于所述第一平面上的所述光的第一光束和包含定向于所述第二平面上的所述光的第二光束。
29.如权利要求1所述的色彩管理系统，其中所述光分离器包含分色镜，其被设置成用于把所述第一组分与所述第二组分分离。
30.如权利要求1所述的色彩管理系统，还包含一个或多个场透镜，其被安置来接收被所述第一微显示屏接收之前的所述第一光束，其中所述一个或多个场透镜被设置成用于降低所述第一光束的剖面直径。
31.如权利要求12所述的色彩管理系统，还包含一个或多个场透镜，其被安置来接收被所述一个或多个微显示屏接收之前的所述第二光束，其中所述一个或多个场透镜被设置成用于降低所述第二光束的剖面直径。
32.如权利要求17所述的色彩管理系统，还包含一个或多个场透镜，其被安置来接收被所述第三微显示屏接收之前的所述第三光束，其中所述一个或多个场透镜被设置成用于降低所述第三光束的剖面直径。
33.如权利要求17所述的色彩管理系统，其中所述图像吸收器还包含吸收器输入虑光器，其被设置成用于接收所述第二光束和选择性地旋转所述第二光束的组分，以产生包含定向于第一平面上的光和定向于第二平面上的光的偏振光束，其中所述图像吸收器还包含偏振光束分束器，其被设置成用于通过把定向于所述第一平面上的所述光与定向于所述第二平面上的所述光分离来把所述第二组分与所述第三组分分离。
34.如权利要求12所述的色彩管理系统，还包含延迟器平板，其被安置来接收来自所述图像吸收器的所述第二光束并发射将由所述一个或多个微显示屏接收的增强的第二光束。
35.如权利要求17所述的色彩管理系统，其中所述光分离器包含第一分色镜和第二分色镜，其中所述第一分色镜被安置来接收所述光输入和被设置被用于把所述第一组分与所述第二组分分离并发射包含所述第一组分的第一光束和包含所述第二组分的第二光束，其中所述第二分色镜被安置来接收所述第二光束和被设置成用于把所述第二组分与所述第三组分分离并发射包含所述第二组分的经处理的第二光束和包含所述第三组分的第三光束，其中所述第一光束将由用于产生第一偏振光束的第一偏振器接收，所述经处理的第二光束将由用于产生第二偏振光束的第二偏振器接收，以及所述第三光束将由用于产生第三偏振光束的第三偏振器接收，所述色彩管理系统进一步包含红色光阀，其被安置来接收所述第一偏振光束和被设置成用于发射将由所述图像吸收器接收的偏振红色光束，所述色彩管理系统进一步包含蓝色光阀，其被安置来接收所述第二偏振光束和被设置成用于发射将由所述图像吸收器接收的偏振蓝色光束，所述色彩管理系统进一步包含绿色光阀，其被安置来接收所述第三偏振光束和被设置成用于发射将由所述补偿三棱镜组接收的偏振绿色光束。
36.如权利要求12所述的色彩管理系统，其中所述图像吸收器包含偏振虑光器，其被设置成用于产生包含所述第二组分和所述第三组分的差分光输出，其中，所述第二组分的方向被旋转至与所述第三组分的方向垂直；其中所述图像吸收器还包含埋置式偏振光束分束器，其被安置来接收来自所述偏振虑光器的所述差分光输出；其中所述埋置式偏振光束分束器被设置成用于把所述第二组分与所述第三组分分离，发射包含所述第二组分的所述第二光束以及发射包含所述第三组分的所述不同的第三光束。
37.如权利要求2所述的色彩管理系统，其中所述分离偏振光束分束器被设置为以第一方向发射所述第一光束和以第二方向发射所述第二光束，所述第二方向与所述第一方向基本垂直。
38.如权利要求2所述的色彩管理系统，其中所述分离偏振光束分束器被设置成透射所述第二光束和反射所述第一光束。
39.一种用于提供用于投影系统的色彩管理的方法，该方法包含以下步骤接收包含第一组分和第二组分的光输入，把所述第一组分与所述第二组分分离，并发射包含所述第一组分的第一光束和包含所述第二组分的第二光束；接收所述第一光束，透射将由第一微显示屏接收的所述第一光束，接收来自所述第一微显示屏的经更改的第一光束，并发射经补偿的光输出，其中所述经补偿的光输出包含所述经更改的第一光束以及并具有补偿三棱镜组的等效光学路径长度的补偿特性；接收所述第二光束，透射将由一个或多个微显示屏接收的所述第二光束，接收来自所述一个或多个微显示屏的一个或多个经更改的第二光束，以及发射所吸收的光输出，其中所述吸收的光输出包含所述一个或多个经更改的第二光束并具有图像吸收器的等效光学路径长度的吸收器特性；以及接收所述吸收的光输出和所述经补偿的光输出以及发射包含所述吸收的光输出和所述经补偿的光输出的合成光输出；其中所述补偿特性被设置为补偿所述吸收器特性。
40.一种用于分离两种光组分且校正所述光组分中的像差的光分离器，其包含相对于彼此倾斜且带有定向为互相远离相对的有源表面的多个偏振光束分束器。
全文摘要
一种用于投影显示的色彩管理系统包括例如，分离偏振光束分束器、补偿三棱镜组、图像吸收器和组合偏振光束分束器。根据示例性实施例，分离偏振光束分束器接收双定向的光输入并把其分离成两个输出光束，一个光束包含第一组分而另一光束包含第二组分。图像吸收器接收来自分离偏振光束分束器的输出光束，透射光输出至一个或多个对应的微显示屏，接收来自微显示屏的一个或多个经更改的输出，以及发射包含这些经更改的输出的输出至合成偏振光束分束器。补偿三棱镜组接收来自分离偏振光束分束器的另一输出光束，把其透射至另一对应的微显示屏，接收来自微显示屏的经更改的光输出，并把其透射至组合偏振光束分束器，以和来自图像吸收器的光输出组合。补偿三棱镜组可以被设置成补偿由光分离器所诱发的光学像差。
文档编号G03B21/00GK1547858SQ02815495
公开日2004年11月17日 申请日期2002年8月6日 优先权日2001年8月6日
发明者迈克尔·纽厄尔, 克拉克·彭蒂克, 彭蒂克, 迈克尔 纽厄尔 申请人:先进数字光学公司