CN103713451B - 多重投影系统以及使用该系统的显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多重投影系统以及使用该系统的显示系统，用于将包含在光束中的复数影像投影到屏幕上的投影系统，其包含光束源，提供该光束；影像分离器，设置在该光束源旁并具有正向放大率；以及成像装置，设置在该影像分离器旁，该光束系通过该影像分离器以及该成像装置而投影到该屏幕上。

Description

多重投影系统以及使用该系统的显示系统

技术领域

本发明是指一种投影系统以及使用该投影系统的显示系统，尤其指一种多重投影系统以及使用该多重投影系统的显示系统。

背景技术

在现有技术当中，已经存在有为了多重投影显示系统所制作的各种架构，多重投影显示系统其具有组合一系列多重影像的能力，这些多重影像可以是彼此相关的并且各自从单一投影机或者多架投影机被投影到屏幕上而成为单一影像或者一个无缝的完整影像，以便在显示时将这些多重影像建构成单一影像；或者，多重投影显示系统也可以显示多个影像，而这些影像是彼此不相关的并且各自从单一投影机或者多架投影机被投影到屏幕或者一组屏幕或者任意目标区域上。

在习用多重投影显示系统之中，通常会需要一颗配置有离轴光阀(off-axislightvalve)的光学引擎(opticalengine)，以用于提供携带有拟被投影的多重影像的光束，请参阅图1(a)以及图1(b)，其分别揭示习用多重投影显示系统的x-y平面顶视示意图，以及揭示显示在光学引擎中习用离轴光阀显示表面上的多重影像的y-z平面侧视示意图。

图1(a)中的多重投影显示系统100包含具有用于产生携带多个影像的光束的离轴光阀105的光学引擎(未示出)、一对X形式分光镜(dichroicmirrors)其又包含第一镜101与第二镜102、一对投影镜其又包含第三镜103与第四镜104、以及屏幕107；离轴光阀105用于形成携带有两个影像的光束106，即出现在透镜前光束106的上半部的影像A与出现在透镜前光束106的下半部的影像B，影像A与B分别源自如图1(b)所展示的离轴光阀105显示表面上的上半区域RA以及下半区域RB；第一镜101以及第二镜102是用于经由分别将光束106的上半部与下半部反射到第三镜103以及第四镜104而将影像A与B分离，由此多重影像A与B就可被分离，如此影像A与影像B是分别反射到第三镜103与第四镜104最后显示在屏幕107上，其中第一镜101和第三镜103是设置在同一个上部水平，而第二镜102和第四镜104是设置在同一个下部水平，上部水平高于下部水平。

详细展示在图1(b)中的离轴光阀105具有一个机械中轴108、以及分别用于显示影像A与影像B的上部显示区域RA与下部显示区域RB，以协同背光合成携带有影像A与影像B的光束106，光束106传播通过透镜111最终投影到屏幕107上，而离轴光阀105中的上部显示区域RA与下部显示区域RB又分别具有各自的光轴109与光轴110，这些光轴109与110都是偏移机械中轴108的，离轴光阀因此得名；离轴光阀105通常是一个微显示单元(micro-displayunit)或者数字光源处理单元(digitallightprocessingunit)，其是利用多种最新的微显示芯片或者数字光源处理技术，例如：数字微镜装置(digitalmicro-mirrordevice)芯片、硅基液晶显示(liquid-crystal-on-silicon)芯片以及穿透式液晶显示(transmissiveliquidcrystaldisplay)。

如果影像A与影像B是彼此相关，最终影像A与B会经由多重投影显示系统而组合成一个完整影像并显示在屏幕107上，为了准确的合并此双重影像A与B，影像A与B会须要在屏幕107上的水平与垂直方向上相互对准，然而，由于多重投影显示系统中所导入的离轴光阀，从离轴光阀105中发出的光束106本质上会具有一个比习用非离轴光阀的光学张角相对大的光学张角，故为了确保影像A与B的水平与垂直对准，每一面反射镜101、102、103以及104都必须要具备双维度(bi-dimension)的倾斜，并且必须尽量远离离轴光阀105设置，此将导致多重投影显示系统在整体高度或者宽度上的增加。

由此，申请人鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终构思出本发明“多重投影系统以及使用该系统的显示系统”，能够克服上述缺点，以下为本发明的说明。

发明内容

本发明提出一种多重投影显示系统的架构，其又称为多重显示投影系统，以及一种使用该架构的显示系统；所提出的多重投影显示系统架构的整体系统相较于现有技术中的相同系统具有相对薄的厚度或者宽度。

根据本发明的构想，提出一种用于将包含在光束中的多个影像投影到屏幕上的显示系统，包含离轴光阀，用于提供所述光束；影像分离器，与所述离轴光阀光学性耦接并具有第一光轴以及正向放大率，所述影像分离器进一步具有：第一镜群与第二镜群，所述影像分离器设置在所述第一光轴上，用以对所述光束进行两次收敛并将所述光束分割成具有彼此不重叠的多个影像的两出射光束；以及光学成像装置，与所述影像分离器光学性耦接并具有第二光轴，所述第二光轴与所述第一光轴不共轴，其中所述两出射光束是通过所述光学成像装置而将所述多个影像投影到所述屏幕上且彼此不重叠。

根据本发明的构想，提出一种用于将包含在光束中的多个影像投影到屏幕上的投影系统，包含光束源，提供所述光束；影像分离器，设置在所述光束源旁并具有正向放大率；以及成像装置，设置在所述影像分离器旁，所述光束是通过所述影像分离器以及所述成像装置而投影到所述屏幕上。

根据本发明的构想，提出一种用于将包含在来自光束源的光束中的多个影像投影到屏幕上的投影系统，包含影像分离器，其经构形介于所述光束源与所述屏幕之间并具有正向放大率。

本发明这些实施例与其它面向以及本发明实施例在下列描述与所附图结合检阅时将成为明显的，虽然本发明是经由所附权利要求范围而指出特殊性。

附图说明

因此本发明已经以通常用语描述，现在将参照附图，其不须要按比例描绘，以及其中：

图1(a)与图1(b)其分别揭示习用多重投影显示系统的x-y平面顶视示意图；

图2其揭示本发明的多重投影显示系统的x-y平面顶视示意图；

图3(a)与图3(b)其分别揭示本发明的水平排列式离轴光阀以及垂直排列式离轴光阀的y-z平面前视示意图；

图4其揭示本发明的影像分离器的结构的y-z平面侧视示意图；

图5(a)、5(b)与5(c)其分别揭示本发明的影像分离器与光学成像装置间的示范性构形的x-y平面顶视示意图；以及

图6(a)与图6(b)其分别揭示本发明用于光学性耦接影像分离器与光学成像装置的不共轴构形模式的y-z平面侧视示意图；以及

图7其揭示本发明配备有积光柱的多重投影显示系统。

主要组件符号说明

100：多重投影显示系统101：第一镜

102：第二镜103：第三镜

104：第四镜105：光阀

106：光束107：屏幕

108：机械中轴109、110：光轴

111：透镜RA：上部显示区域

RB：下部显示区域A、B：影像

200：多重投影显示系统201：光阀

202：影像分离器203、204：光学成像装置

205：反射式分光组件205a、205b：分光镜

206：反射式投影组件206a、206b：反射镜

207：屏幕

301：水平排列式离轴光阀302：垂直排列式离轴光阀

303：机械中轴304、305：影像

306、307：光轴

G：间隙D：偏移量

401：第一镜群402：第二镜群

403：第一光轴404：光束

405：出射光束I1、I2：影像

LVS：光阀侧OIS：光学成像装置侧

500：多重投影显示系统501：离轴光阀

502：影像分离器503a、503b、503c：成像装置

505：反射式分组件组505a：上分光镜

505b：下分光镜506a、506b：反射镜

507：屏幕k、q、j：影像

α：交角β：反射角

600：多重投影显示系统601：第一光轴

602：第二光轴603：影像分离器

604：光学成像装置605：离轴光阀

606：多重投影核心607：屏幕

CP：光学性耦接点SD：位移量

LD：位移H：整体高度

701：积光柱701n：光入射面

701t：光出射面703：光源

703p：灯泡703r：反射罩

704：色轮705：影像分离器

707：光学成像装置709：屏幕

711：光束源

具体实施方式

本发明某些实施例现在将参照附图更充分地在以下描述，本发明将可由以下的实施例说明而得到充分了解，其中某些会展示，但不是本发明的所有实施例，本发明的各种实施例可以用很多不同形式实施且不应该被诠释为实施例的局限在此叙明，反而，如此提供这些实施例以使得熟悉本领域的技术人员可以据以完成之，并使本揭露满足适用的法律规范，然本发明的实施并非可由下列实施案例而被限制其实施型态。

虽然特定用语在此使用，它们只使用在上位与描述性概念且不为了限制的目的，所有的用语，包含技术与科学用语，如在此所使用的，具有如本发明所属领域中的普通技术人员所普遍地了解的相同意义除非某用语已经另外定义，更进一步对用语的了解是，如在普遍地使用的字典中所定义者，应该被解释为具有如本发明所属领域中具有普通技术人员所普遍地了解的意义，更进一步对用语的了解是，如在普遍地使用的字典中所定义者，应该解释为具有与在相关领域以及本揭露的上下文中它们的意义一致的意义，如此普遍地使用的用语将不会解释成理想的或者过度刻板概念除非在此的揭露明白地如此另外定义。

本文中用语“较佳”是非排他性的，应理解成“较佳为但不限于”，任何说明书或请求项中所描述或者记载的任何步骤可按任何顺序执行，而不限于请求项中所述的顺序，本发明的范围应仅由所附权利要求及其均等方案确定，不应由实施方式示例的实施例确定。

用语“包含”及其变化出现在说明书和请求项中时，是一个开放式的用语，不具有限制性含义，并不排除其它特征或步骤。

如在说明书以及所附请求项中所使用的，单数形式“一”以及“该”系包含复数的指涉除非上下文清楚地另外指出，例如，对“一光阀结构”的指涉包含多个如此的光阀结构。

图2是揭示本发明的多重投影显示系统的x-y平面顶视示意图，图2中的多重投影显示系统200是一个使用以包含在光束中的多个影像在屏幕207上的投影来显示数字媒体信息的显示系统，其包含光阀201、影像分离器202、光学成像装置203与204(也称为二次成像装置或者投影装置等)、一组反射式分光组件205、一组反射式投影组件206以及屏幕207，其中此组反射式分光组件205还包含双分光镜205a与205b其是以彼此上下交叉的方式构形，此组反射式投影组件206还包含双反射镜206a与206b其较佳是以对称(symmetrically)方式构形。

在某些实施例中，多重投影显示系统200包含一颗多重投影核心，多重投影核心包含光阀201、影像分离器202、光学成像装置203与204、一组反射式分光组件205以及一组反射式投影组件206，当然，多重投影核心加上屏幕207就形成了多重投影显示系统200，多重投影显示系统200较佳是一个背投式显示系统，但在某些实施例中，多重投影显示系统200是一个前投式显示系统。

影像分离器202与光阀201以及光学成像装置203与204光学性耦接并介于光阀201以及光学成像装置203与204之间，影像分离器202接收通过光阀201所形成的携带有多个影像的光束，多个影像可以彼此相互关联的也可以是相互无关联的，影像分离器202用于分离光束中的多个影像使这些影像成为不要在光束中相互重叠的状态，并将影像分离后光束传送到该组反射式分光组件205，在该组反射式投影组件205中的上分光镜205a与下分光镜205b用于在能保持每一个影像的各自完整性的条件下，将影像分离后光束分割成为多个分割光束，同时每一个上分光镜205a与下分光镜205b进一步再将每一个分割光束分别导向其中一个光学成像装置203与204，每一个光学成像装置203与204将对分割光束提供离轴补偿、缩放、色散色差消除、投影或者对焦等的调整，然后再将调整后光束传送到该组反射式投影组件206，调整后光束将经由该组反射式投影组件206而投影到屏幕207上，最终，携带于光束中的每一个完整影像将各自显示在屏幕的不同区域上。

多重投影显示系统200还包含用于提供光的光源，光源较佳是一颗超高压汞灯泡(UHP)、发光二极管芯片(LED)、雷射以及其组合中的一种，光阀201是作为影像显示单元或者光源处理单元，光阀是与光源以及配合而协同运作而将多重影像关联于该光而形成包含复数影像的光束，光阀201较佳是一片数字微镜装置(DMD)芯片、硅基液晶显示芯片(LCoS)、穿透式液晶显示晶(LCD)片及其组合中的一种，当光阀201是采用DMD芯片时，则在光源与光阀间还可以选择性的设置一片色轮(colorwheel)，据此，光源发出的光通过光阀201之后将可转换成为携带有多个影像的光束，则光阀201有能力提供携带有多个影像的光束。

在某些实施例中，光阀201较佳是一颗可以提供多个影像的离轴光阀，图3(a)与图3(b)分别揭示本发明的水平排列式离轴光阀以及垂直排列式离轴光阀的y-z平面前视示意图，本发明较佳提出如图3(a)与图3(b)所展示的两种离轴光阀，即水平排列式离轴光阀301及垂直排列式离轴光阀302，作为示范性实施例以说明本发明所使用的离轴光阀，在图3(a)与图3(b)中，离轴光阀301与302具有机械中轴303并可提供多重影像304与305，每一个影像304与305是彼此分开而相距一个间隙G的距离，多重影像304与305也各自具有光轴306与307，每一个光轴306与307皆与机械中轴303之间偏移一个偏移量D的距离，多重影像304与305可以是由同一片DMD芯片提供或者由多片不同的DMD芯片提供，此表示离轴光阀302(即光阀201)，可以是由单独一片芯片，或者二片以上或者更多的芯片组装而成。

图4是揭示本发明的影像分离器的结构的y-z平面侧视示意图，图4的影像分离器202具有一个第一光轴403，并且包含设置在朝向光阀201的光阀侧LVS的第一镜群401、以及设置在朝向光学成像装置203与204的光学成像装置侧OIS的第二镜群402，第一镜群401选自正透镜、负透镜及其组合中的一种，并用以对光束404进行第一次收敛并将在光束404中的影像I1与I2分离到该等影像I1与I2彼此之间不相互重叠的状态，第二镜群402也是选自正透镜、负透镜及其组合中的一种，并用于接收通过第一镜群401的影像分离后光束404并对影像分离后光束404进行第二次收敛，第一镜群与第二镜群系共轴地设置在第一光轴403上，最后，当入射光束404离开影像分离器202成为出射光束405时，包含在出射光束405中的复数影像已经彼此分开而不会相互重叠。

简言之，影像分离器202包含但不限于一个或者多个包含正透镜、负透镜或者一系列正负透镜组合以提供正向放大率并可分离光束中的影像的镜群，此正向放大率较佳系介于0到∞(无限大)范围之间，或者较佳系介于1.0到3.0范围之间，在某些实施例，影像分离器202可以仅仅是一片正透镜或者负透镜，只要其能够对光束造成较佳系介于1.0到3.0范围之间的正向放大率，并能够将光束中的多个影像分离即可，因此，根据光学不变量原理，当该影像分离器202具有正向的放大率时，进入到光学成像装置203与204的出射光或者影像分离后光束405相应地具备一个相对较小的光学张角。

接着，影像分离后光束405被传送到反射式分光组件组205，一对在反射式分光组件组205中的上分光镜205a与下分光镜205b，是以水平地上下相互交叉的方式构形，其中上分光镜205a与下分光镜205b彼此交叉但不会有实质的相切，上分光镜205a与下分光镜205b经配置以接收影像分离后光束405并在每一个分割光束中恰好携带多个影像中的一个完整影像的条件下，将其分割成为多个分割光束。

每一个光学成像装置203与204具有一个第二光轴，并经设计以对从上分光镜205a与下分光镜205b传来的每一个分割光束提供适当的离轴补偿、缩放、色散色差消除、投影或者对焦等的调整，然后调整后光束将继续的传播到一对反射镜206a与206b并通过其而投影到屏幕207上。

最终地，如图3(b)所展示的垂直排列式离轴光阀302上垂直排列的、可为相互关联或者相互无关联并发自光阀201，且被携带于多个影像分离后、分割后以及调整后光束中的多重离轴影像304与305中的每一个完整影像，最后被投影到屏幕207上，且在屏幕上以水平拼贴投影模式而良好地组合在一起，其中反射式分光组件组205是以水平地上下相互交叉的方式构形，且光学成像装置203与204以及反射式投影组件组206都是水平地配置。

在某些实施例，如图3(a)所展示的水平排列式离轴光阀301上水平排列的发自光阀201的多重离轴影像304与305中的每一个完整影像，最后被投影到屏幕207上，且在屏幕上以垂直拼贴投影模式而良好地组合在一起，其中反射式分光组件组205是以垂直地左右相互交叉的方式构形，且光学成像装置203与204以及反射式投影组件组206都是垂直地配置。

在某些实施例，影像分离器与光学成像装置可以用更多元化的构形来彼此光学性耦接，只要影像分离器与光学成像装置之间的耦接关系较佳地是满足这样的条件：影像分离器与光学成像装置的各个光轴间是不共轴(incoaxial)的。图5(a)、5(b)与5(c)是分别揭示本发明的影像分离器与成像装置间的示范性构形的x-y平面顶视示意图，图5(a)揭示一个多重投影显示系统500，如图5(b)所展示的，在反射式分组件组505中的上分光镜505a与下分光镜505b相互交叉的交会处有一个交角α存在于上分光镜505a与下分光镜505b之间，以及存在于反射镜506a上入射光束与反射光束之间的一个反射角β，交角α与反射角β的大小可以自由地调整，只要影像分离器与成像装置的各个光轴间较佳是不共轴的，如此影像分离器502与成像装置503a与503b就可以更多元化的构形来彼此光学性耦接，例如，如图5(a)与5(b)所示的示范性构形；当然，在少数实施例中，影像分离器与成像装置之间也可以是共轴(coaxial)配置的。

再者，虽然前述实施例中只描述了单一光束中形成仅有两个影像的状态，实际上，单一颗影像分离器502也可以分离携带于单一光束中超过二以上的影像，在图5(c)，单一颗影像分离器502分离携带于由离轴光阀501发出的单一光束中的三张影像k、q、j，并且此单颗影像分离器502与三颗成像装置503a、503b与503c光学性耦接，成像装置503a、503b与503c将三张影像k、q、j投影到一组环绕式屏幕507上以创造全景式/类全景式的剧院效果。

为了补偿及调整由于离轴光阀上的影像间隙，由例如图3(b)所示的垂直排列式离轴光阀的垂直影像间隙G，对每一个投影影像所造成的水平偏移量，而得以在屏幕上水平对准多个投影影像，同时又不至于增加投影核心的整体高度，影像分离器与成像装置的各个光轴间较佳是以不共轴构形模式而配置的，职故，影像分离器502的第一光轴是与成像装置503a、503b与503c的每一个第二光轴之间相互偏移。

图6(a)与6(b)是分别揭示本发明用于光学性耦接影像分离器与光学成像装置的不共轴构形模式的y-z平面侧视示意图，由于即使是在第一光轴601与第二光轴602间的影像分离器603与光学成像装置604的光学性耦接点CP处设定一个极微小之位移量SD，都可以造成展示在屏幕607上特定投影影像的足够大位移LD，而相应地校正由离轴光阀605上影像间隙对投影影像所造成的偏移量，因此影像分离器603与光学成像装置604是不共轴地配置，以在第一光轴601与第二光轴602之间设定一个合适的位移量SD，以补偿水平影像偏移或者调整展示在屏幕607上的投影影像的水平位置，藉此多重投影核心606的整体高度H，即厚度，也可以相应地减少，反之亦然，即宽度也可以相应地减少。多重投影显示系统600是包含多重投影核心606与屏幕607。

为了进一步改进影像分离器的放大率，则极小化或者抑制从光阀发出的进入影像分离器的入射光束的光学张角也是一种可行的方式，因此本发明进一步引用积光柱(lightintegrationrod)作为多重投影显示系统200的组件，本实施例是引用数字光源处理技术架构作为示范性案例，图7是揭露本发明配备有积光柱的多重投影显示系统，图7揭露的多重投影显示系统200包含一颗光束源(亦称为光学引擎)711、影像分离器705、光学成像装置707以及屏幕709，光束源711主要包含光源703、积光柱701以及光阀201，当光阀201是采用数字光源处理技术时，例如DMD芯片，则在光源703与光阀201间还可以选择性的设置一片色轮704(colorwheel)，则光束源711将附加地包含此片色轮704。

光源703由灯泡703p与反射罩703r组成，积光柱701具有一光入射面701n以及一光出射面711t，光源703、积光柱701以及光阀201是如此构形使得由光源703发出的照明光束经由光入射面701n进入积光柱701以及经由光出射面701t离开积光柱701而通过该积光柱701再传播到光阀201而形成影像光束，该积光柱701是整合并均匀化该光以使该光具有椭圆形光学张角，而同时相应地极小化进入影像分离器705的光束的整体光学张角，据此进入影像分离器705的光束将具有一个相对小的光学张角。

本发明的多重投影显示系统是经特别设计而具有尽可能大的正向放大率的一颗影像分离器，以及能够对进入影像分离器的入射光束提供椭圆形光学张角的一颗光阀，根据光学不变量法则所描述的定理，已知在一个特定的成像系统中，一个光锥在从点P到点P’的传播路径上其量必然不变，并遵循如下公式(1)的光学不变量法则。

其中A代表面积或者点P上的放大率，A’代表面积或者点P’上的放大率，θ代表在点P上的光学张角，以及θ’代表在点P’上的光学张角。

按照前述光学不变量法则，当影像分离器中的放大率A可以被最大化时，光学张角θ也将相应地被最小化，反之亦然，据此，本发明提供具有尽可能大的正向放大率的一颗影像分离器，以及与积光柱配合运作的光阀而能够产生具有尽可能小的椭圆光学张角的进入影像分离器的入射光束。

由于前述所引用的影像分离器以及积光柱，多重投影显示系统的整体厚度或者宽度可以显著地减少，本发明的多重投影显示系统相较于现有技术中同样的系统拥有一个相对薄的厚度或者相对小的宽度，并且随顺着现今消费性电子产品市场上所需求的薄型化潮流。

兹提供更多本发明的实施例如下文。

实施例1：一种用于将包含在光束中的多个影像投影到屏幕上的显示系统，包含光阀，用于提供该光束；影像分离器，与该光阀光学性耦接并具有第一光轴以及正向放大率；以及光学成像装置，与该影像分离器光学性耦接并具有第二光轴，该第二光轴系与该第一光轴不共轴，其中该光束系由该光阀产生并通过该影像分离器与该光学成像装置而投影到该屏幕上。

实施例2：如实施例1所述的显示系统，其中该正向放大率系介于1.0到3.0的范围之间。

实施例3：如实施例1所述的显示系统，还包含光源，用于提供光，该光源系选自灯泡、发光二极管、雷射及其组合中的一种；以及积光柱，具有光入射面以及光出射面。

实施例4：如实施例3所述的显示系统，其中该光源、该积光柱以及该光阀是如此构形以致由该光源发出的该光系经由该光入射面进入该积光柱以及经由该光出射面离开该积光柱而通过该积光柱并传播到该光阀而形成该光束，该积光柱是整合并均匀化该光以使该光具有椭圆形光学张角，如此进入该影像分离器的该光束具有相对小的光学张角。

实施例5：如实施例3所述的显示系统，其中该光阀是选自数字微镜装置芯片、硅基液晶显示芯片、穿透式液晶显示芯片及其组合中的一种，该光阀是作为影像显示单元以及光源处理单元中的一种，该光阀配合该光源以及该积光柱协同运作而将该等影像关联于该光而形成包含该等影像的该光束。

实施例6：如实施例1所述的显示系统，其中该影像分离器更包含位在朝向该光阀中的一个光阀侧中的一个第一镜群以及位在朝向该光学成像装置中的一个光学成像装置侧中的一个第二镜群。

实施例7：如实施例6所述的显示系统，其中该第一镜群用以对该光束进行第一次收敛并将在该光束中的该等影像分离到该等影像彼此之间不相互重叠的状态，该第二镜群用于接收该光束并对该光束进行第二次收敛。

实施例8：如实施例6所述的显示系统，其中该第一镜群系选自正透镜、负透镜及其组合中的一种，该第二镜群系选自正透镜、负透镜及其组合中的一种，第一镜群与第二镜群系共轴地设置在该第一光轴上。

实施例9：如实施例1所述的显示系统，其中根据光学不变量原理，当该影像分离器具有该正向放大率时，进入该光学成像装置的该光束相应地具有一个相对较小的光学张角。

实施例10：如实施例1所述的显示系统，其中该等影像是彼此相互关联或者该等影像是彼此相互无相关联。

实施例11：如实施例1所述的显示系统，其中在该第一光轴与该第二光轴之间有一个偏移量，即该影像分离器与该光学成像装置系离轴设置。

实施例12：如实施例1所述的显示系统，还包含介于该影像分离器与该光学成像装置之间之一组反射组件，该组反射组件是用以将该光束分为复数分割光束，并将该等分割光束导向多个光学成像装置其中一个。

实施例13：如实施例1所述的显示系统为背投影显示装置。

实施例14：一种用于将包含在光束中的复数影像投影到屏幕上的投影系统，包含光束源，提供该光束；影像分离器，设置在该光束源旁并具有正向放大率；以及成像装置，设置在该影像分离器旁，该光束系通过该影像分离器以及该成像装置而投影到该屏幕上。

实施例15：如实施例14所述的投影系统，其中该影像分离器具有第一光轴以及该成像装置具有第二光轴，该第一光轴与该第二光轴不共轴。

实施例16：如实施例14所述的投影系统，其中该光束源更包含提供该光束的光源、具有光入射面以及光出射面的积光柱以及光阀，该光源、该积光柱以及该光阀是如此构形以致由该光源发出的该光系经由该光入射面进入该积光柱以及经由该光出射面离开该积光柱而通过该积光柱并传播到该光阀而形成该光束。

实施例17：如实施例16所述的投影系统，其中该积光柱是整合并均匀化该光以使该光具有椭圆形光学张角，如此进入该影像分离器的该光束具有相对小的光学张角，该光阀系选自数字微镜装置芯片、硅基液晶显示芯片、穿透式液晶显示芯片及其组合中的一种，该光阀经是作为影像显示单元以及光源处理单元其中之一，该光阀配合该光源以及该积光柱协同运作而将该等影像关联于该光而形成包含该等影像的该光束。

实施例18：如实施例14所述的投影系统，其中该影像分离器更包含位在朝向该光束源中的一个光束源侧中的一个第一镜群以及位在朝向该成像装置中的一个成像装置侧中的一个第二镜群。

实施例19：如实施例18所述的投影系统，其中该第一镜群用以对该光束进行第一次收敛并将在该光束中的该等影像分离到该等影像彼此之间不相互重叠的状态，该第二镜群用于接收该光束并对该光束进行第二次收敛。

实施例20：一种用于将包含在来自光束源的光束中的多个影像投影到屏幕上的投影系统，包含影像分离器，其经构形介于该光束源与该屏幕之间并具有正向放大率。

在此所提出的本发明多个变型与其它实施例将促使本发明所属领域技艺者想到具有前述描述与相关图式之教示所呈现的益处，因此，须了解本发明并不受限于所揭露之特定实施例与变型，且其它实施例系意欲被包含在所附请求项之范围内。

虽然前述描述与相关图式在组件及/或功能之某些示范性组合的上下文中描述了示范性实施例，应该受到欢迎的是组件及/或功能之不同组合可经由不违背所附请求项之范围的替代实施例而提供，就此而言，例如，除前述明白地描述者以外的组件及/或功能之不同组合也被预期可以在某些所附请求项中提出，虽然特定用语在此使用，它们只使用在上位与描述性概念且不为了限制之目的。

即以上所述仅为本发明之最佳实施例，当不能以之限定本发明所实施之范围，本发明之范围应以申请专利范围为准，即大凡依本发明申请专利范围所作之均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖之范围内。

Claims (19)

1.一种用于将包含在光束中的多个影像投影到屏幕上的显示系统，包含：

离轴光阀，用于提供所述光束；

影像分离器，与所述离轴光阀光学性耦接并具有第一光轴以及正向放大率，所述影像分离器进一步具有：第一镜群与第二镜群，所述影像分离器设置在所述第一光轴上，用以对所述光束进行两次收敛并将所述光束分割成具有彼此不重叠的多个影像的出射光束；以及

光学成像装置，与所述影像分离器光学性耦接并具有第二光轴，所述第二光轴与所述第一光轴不共轴，其中所述出射光束是通过所述光学成像装置而将所述多个影像投影到所述屏幕上且彼此不重叠。

2.如权利要求1所述的显示系统，其中所述正向放大率是介于1.0到3.0的范围之间。

3.如权利要求1所述的显示系统，还包含：

光源，用于提供光，所述光源是选自灯泡、发光二极管、雷射及其组合中的一种；以及

积光柱，具有光入射面以及光出射面。

4.如权利要求3所述的显示系统，其中所述光源、所述积光柱以及所述离轴光阀构形为由所述光源发出的所述光是经由所述光入射面进入所述积光柱以及经由所述光出射面离开所述积光柱而通过所述积光柱并传播到所述离轴光阀而形成所述光束，所述积光柱是整合并均匀化所述光以使所述光具有椭圆形光学张角，并且使得进入所述影像分离器的所述光束具有相对小的光学张角。

5.如权利要求3所述的显示系统，其中所述离轴光阀是选自数字微镜装置芯片、硅基液晶显示芯片、穿透式液晶显示芯片及其组合中的一种，所述离轴光阀是作为影像显示单元以及光源处理单元中的一种，所述离轴光阀配合所述光源以及所述积光柱协同运作而将所述多个影像关联于所述光而形成包含所述多个影像的所述光束。

6.如权利要求1所述的显示系统，其中所述第一镜群与第二镜群包含朝向所述离轴光阀侧的第一镜群以及朝向所述光学成像装置侧的第二镜群。

7.如权利要求6所述的显示系统，其中所述第一镜群用以对所述光束进行第一次收敛并将在所述光束中的所述多个影像分离到所述多个影像彼此之间不相互重叠的状态，所述第二镜群用于接收所述光束并对所述光束进行第二次收敛。

8.如权利要求6所述的显示系统，其中所述第一镜群是选自正透镜、负透镜及其组合中的一种，所述第二镜群是选自正透镜、负透镜及其组合中的一种，所述第一镜群与所述第二镜群是共轴地设置在所述第一光轴上。

9.如权利要求1所述的显示系统，其中根据光学不变量原理，当所述影像分离器具有所述正向放大率时，进入所述光学成像装置的所述光束相应地具有一个相对较小的光学张角。

10.如权利要求1所述的显示系统，其中所述多个影像是彼此相互关联或者所述多个影像是彼此相互无相关联。

11.如权利要求1所述的显示系统，其中在所述第一光轴与所述第二光轴之间有一个偏移量，即所述影像分离器与所述光学成像装置是离轴设置。

12.如权利要求1所述的显示系统，还包含介于所述影像分离器与所述光学成像装置之间的一组反射组件，所述一组反射组件是用以将所述光束分为多个出射光束，并将所述多个出射光束中的每个出射光束分别导向多个光学成像装置其中的一个。

13.如权利要求1所述的系统为背投影显示装置。

14.一种用于将包含在影像光束中的多个影像投影到屏幕上的投影系统，包含：

光束源，提供照明光束；

影像分离器，与所述光束源光学性耦接并具有第一光轴以及正向放大率，所述影像分离器进一步具有：第一镜群与第二镜群，所述影像分离器设置在所述第一光轴上，用以对所述影像光束进行两次收敛并将所述影像光束分割成具有彼此不重叠的多个影像的出射光束；以及

成像装置，与所述影像分离器光学性耦接并具有第二光轴，所述第二光轴与所述第一光轴不共轴，其中所述出射光束是通过所述成像装置而将所述多个影像投影到所述屏幕上且彼此不重叠。

15.如权利要求14所述的投影系统，其中所述光束源进一步包含提供所述照明光束的光源、具有光入射面以及光出射面的积光柱以及光阀，所述光源、所述积光柱以及所述光阀构形为由所述光源发出的所述照明光束是经由所述光入射面进入所述积光柱以及经由所述光出射面离开所述积光柱而通过所述积光柱并传播到所述光阀而形成所述影像光束。

16.如权利要求15所述的投影系统，其中所述积光柱是整合并均匀化所述照明光束以使所述照明光束具有椭圆形光学张角，并且使得进入所述影像分离器的所述影像光束具有相对小的光学张角，所述光阀是选自数字微镜装置芯片、硅基液晶显示芯片、穿透式液晶显示芯片及其组合中的一种，所述光阀配合所述光源以及所述积光柱协同运作而将所述照明光束形成包含所述多个影像的所述影像光束。

17.如权利要求14所述的投影系统，其中所述影像分离器进一步包含朝向所述光束源侧的一个第一镜群以及朝向所述成像装置侧的一个第二镜群。

18.如权利要求17所述的投影系统，其中所述第一镜群用以对所述影像光束进行第一次收敛并将在所述影像光束中的所述多个影像分离到所述多个影像彼此之间不相互重叠的状态，所述第二镜群用于接收所述影像光束并对所述影像光束进行第二次收敛。

19.一种用于将包含在来自光束源的光束中的多个影像投影到屏幕上的投影系统，包含：

影像分离器，其经构形介于所述光束源与所述屏幕之间并具有正向放大率，所述影像分离器进一步具有：第一镜群与第二镜群，所述影像分离器设置在光轴上，用以对所述光束进行两次收敛并将所述光束分割成具有彼此不重叠的多个影像的出射光束。