CN1041828A

CN1041828A - 图象投影装置

Info

Publication number: CN1041828A
Application number: CN89107895A
Authority: CN
Inventors: 阿德里安纳斯·亨利卡斯·约翰内斯·范登布兰特
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1990-05-02
Anticipated expiration: 2004-10-10
Also published as: KR900007043A; EP0364043B1; KR0166577B1; DE68920396T2; JP3060049B2; JPH02149882A; EP0364043A1; DE68920396D1; CN1020962C; HK144196A; US4969730A; NL8802517A

Abstract

一种图象投影装置，它包括：产生第一光束b1的光源1，设置在第一光束路径中的反射图象显示系统10以及设置在由图象显示系统产生的第二光束b2的路径中的投影透镜系统20。一方面，在光源和图象显示系统之间的光路中，另一方面，在所述系统和投影透镜系统之间的光路中，设置光束分隔元件5，该元件的工作原理基于光束b1、b2之一的内部全反射。这导致在限制装置尺寸的同时，得到满足要求的光束分隔。

Description

本发明涉及图象投影装置，该装置包括：产生第一光束的光源;设置在第一光束路径中并具有至少一个用于产生待投影图象的图象显示板的反射图象显示系统;设置在由图象显示系统产生的第二光束的路径中的投影透镜系统，该系统用于把由图象显示系统产生的图象投射在投影屏上。

应当从普遍意义上理解图象投影装置这一概念，该装置包括用于显示诸如电视图象、图形图象、数字信息或它们的组合的装置。所述图象既可以是黑白图象、也可以是彩色图象。在后一种情况下，显示系统可以具有与例如红、绿和兰三基色对应的三个彩色通道，每个通道包含显示板。应当把黑白图象理解为仅有一种颜色的图象，该颜色原则上对应于一定的波长、而实际上对应于在该给定的中心波长前后的波长带。可以用通常所谓单色光束（该光束含有中心波长，也可能含有围绕中心波长的波长带）来产生这种图象。投影屏可以构成该装置的一部分并安装在该装置一侧的终端。另一种可能的方式是：该显示屏安装在离开所述装置一定距离处，并且，由例如具有适当反射作用的壁构成。

欧洲专利申请第0，166，194号公开了一种图象投影装置，该装置包括具有设置在两块电极板之间的液晶材料层的反射图象显示板。用液晶显示的缩写词LCD来标记该图象显示板。在应用反射图象显示板时，必须保证由该显示板反射的第二光束在空间上离开由辐射源产生的第一光束足够远，以便保证设置在第二光束路径中的投影透镜装置不会同时截取第一光束的一部分。为此，在欧洲专利申请第0，166，194所公开的装置中，第一光束的主光线以非90°的预定角度投射到所述图象显示板上，该预定角度指的是相对于该显示板法线的入射角。于是，第二光束的主光线以同样大但反向的角度反射，以致第一和第二光束的主光线具有不同的方向，并且，构成两倍于入射角的角度。为了使第一和第二光线充分隔离，入射角必须比较大。但是，通常希望（尤其在应用LCD板时）第一光束的入射角最好是零和不大于几度。因此，只有在离图象显示板较远处才出现两光束的完全分离，以致图象投影装置必须比较长。

本发明的目的在于提供一种具有紧凑结构的图象投影装置，同时，第一光束在显示板上的入射角仍然很小。为此，本发明的装置具有如下特征：一方面，在光源和图象显示装置之间，另一方面，在该装置与投影透镜系统之间，提供从第一媒质到第二媒质的分束过渡段，这些媒质具有不同折射率，所述过渡段是这样设置的：使得第一和第二光束之一被该过渡段全反射，而另一光束透过该过渡段。

在第一和第二光束的主光线之间具有小夹角的情况下，所述过渡段也产生这些主光线之间（因而，这些光束之间）的深度隔离，因此，可以将投影透镜系统设置在比较靠近所述过渡段的地方。

原则上，两种透明媒质之间的任何过渡段都可以用作所述过渡段，只要这些媒质的折射率足够大。但是，该装置最好还具有如下特征：所述分束过渡段是由空气和透明媒质之间的界面构成的。

该最佳实施例还具有如下特征：该分束过渡段包含在由两个透明棱镜构成的棱镜系统中的在这些棱镜的两个相对的表面之间的空气层。

因为该过渡段被包围在棱镜系统中，所以，它得到适当的保护而免于污染和损坏。复合棱镜的第一光束入射面和第二光束出射面分别相对于第一光束主轴和第二光束主轴而具有与图象显示板相同的取向，因此，能够以最简单的可行的方式校正光学象差。

在图象投影装置的实施例中，图象显示系统按照图象信息调制第二光束的偏振方向，因而，可利用的光线得到最佳利用。该实施例还具有如下特征：一方面，在从光源到分束过渡段的光路中，另一方面，在从该过渡段到投影透镜系统的光路中，设置偏振灵敏分束器，用于把由光源产生的光束分成两束相互垂直偏振的分光束，这些分光束都投射到图象显示系统上，该分束器还用于在用图象信息调制这两束分光束之后，重新组合这两束分光束。

在包括偏振旋转显示板的更普通的图象投影装置中，仅将具有给定的第一偏振方向的光线传送到这些显示板，而在本发明的装置的上述实施例中，具有垂直于第一偏振方向的第二偏振方向的光线（这样，基本上来自光源的全部光线）都被图象信息所调制，从而，可利用的光线得到最佳利用。

应当指出，本质上说，从美国专利4127322已经知道：为了增加光通量，可以用相同的图象信息调制由同一光源产生的两束相互垂直偏振的光束，此后，将这些光束重新组合。在先有技术装置中，用单独的图象显示板调制每束光束，因而，所需要的显示板的数目是本发明装置中的两倍。此外，在先有技术装置中，用偏振灵敏分束器、而不是用具有基于内部全反射的工作方式的元件，将已调制的第二光束与未调制的第一光束分开。

本发明图象投影装置的在实用上重要的实施例具有如下特征：所述图象显示系统是包括选色元件和复合图象显示板的彩色图象显示系统，该显示板的象素分成若干组，每个象素组产生具有预定颜色的分图象，所述预定颜色对应于属于相关象素组的选色元件的颜色。

该彩色图象显示系统还可以具有如下特征：所述选色元件由许多选色分束器构成，该分束器用于把光束分成具有不同颜色的三束单色分光束，并且，用于把由单色图象信息调制的分光束组合成用彩色图象信息调制的光束;所述系统还具有如下特征：在每束分光束的光路中设置单独的图象显示板，该单独的图象显示板的全体象素构成所述各象素组中的一组。

另一方面，该实施例还可以具有如下特征：（1）所述彩色显示系统包括一块图象显示板，该板的象素排列成若干组，每组产生具有给定颜色的分图象，以及（2）为每个象素提供滤色片，该滤色片仅让具有一定颜色的光线透过，所述颜色与由相关象素所处的象素组产生的分图象的颜色一致。

具有所述另一种特征的实施例具有如下优点：所述彩色图象投影装置包括最少光学元件，并且，具有特别紧凑的结构。

本发明的彩色图象投影装置具有如下特征：（1）由发射相应数目的单色光束的多个单色光源构成所述光源，所述单色光源构成独立的彩色通道的一部分，在各通道中设置单色反射图象显示板和分束过渡段，（2）在投影透镜系统之前设置选色元件系统，用于把由单色图象信息调制的光束组合成一种用彩色图象信息调制的光束。

下面将参考附图，通过实例，更详细地说明本发明。

图1示出图象投影装置的第一实施例，

图2、3示出彩色图象投影装置的实施例，

图4示出图象投影装置的另一实施例，

图5示出图4实施例的彩色图象投影装置，

图6示出用于该投影装置的偏振敏感分束器的实施例，以及

图7示出具有三个光源的彩色图象投影装置的实施例。

图1中，标号1表示照明系统，该系统包括辐射源2（例如，金属卤化物灯）和聚光系统3（虽然该系统可以包括多个透镜和/或反射镜，但图中以单透镜示意地表示该聚光系统）。所述照明系统产生光束b₁，该光束投射到图象显示板10。举例来说，该板是液晶板（即，LCD）。这种液晶板包括夹在两块板11和12之间的液晶材料层13（例如，向列型液晶材料层）。板11是透明的（例如，是由玻璃制成的），而板12可以随意是透明的或反射的。板11和12各自备有控制电极14，15;电极14是透明的。板11和12各自备有控制电极14，15;电极14是透明的;当使用玻璃板12时，电极15是反射的，而当使用反射板12时，电极15可以是透明的。这些电极可以分成大量的行和列，从而，在显示板上限定大量的象素。然后，可以通过激励矩阵电极来控制不同象素，如用激励引线16和17示意地表示的那样。这样，就能够在所需位置上，加上横过液晶材料的电场。该电场引起材料13的有效折射率的变化，从而，根据在相关象素的区域中存在或不存在局部电场，穿过给定象素的光线将发生偏振方向的旋转或不发生偏振方向的旋转。

也可以使用有源控制图象显示板来代替这种所谓的无源控制显示板。在有源控制图象显示板的情况下，衬板之一备有电极，而另一块板备有半导体激励线路。在这种情况下，每个象素由它自己的控制元件（例如，薄膜晶体管）所激励。

例如，在欧洲专利申请第0，266，184号中描述了两种类型的直接激励的图象显示板。

该图象显示板也可以是更复杂的系统（例如，美国专利4，127，322中所描述的一种系统）的一部分。在该系统中，利用阴极射线管产生图象。该管子发射的光线投射到光电导层上，按照阴极射线管上的图象在该层中产生电荷图案。这导致形成横过液晶材料层的电场（该层存在于光电导层和第二反向电极之间），该电场也与阴极射线管上的图象一致。该变化的电场引起液晶层中双折射的变化，从而，在投射到该层的投影光束中，引起偏振方向旋转的局部差别。为了满足工作要求，该系统必须备有多个附加层。美国专利4，127，322中公开的装置是为更专门的应用设计的。

在利用具有液晶材料层的显示板进行图象投影时，投射到该板上的光束必须是偏振的，最好是线偏振的。但是，辐射源2一般辐射非偏振光。利用偏振器4，可以从该光线上选出具有所需偏振方向的线偏振分量。在由图象显示板反射的光束b₂的光路上设置检偏器，例如，该检偏器的偏振方向实际上平行于偏振器4的偏振方向。这使来源于被激励的象素（该象素不改变光束的偏振方向）的光线经过所述检偏器向投影透镜系统20传输。来源于非激励象素的光线（这些象素使光束的偏振方向旋转90°）被所述检偏器阻挡。检偏器9把光束的偏振调制变成强度调制。投影透镜系统20（图中以一个单透镜元件示意地示出）把显示板10显示在投影屏30上。该投影屏和透镜系统20之间的光路长度是比较长的。为了限制该装置的尺寸，可以借助反射镜折叠投影透镜系统20和投影屏30之间的光路。

在上述实施例中，其两端未加电场的象素以黑点的形式显示在投影屏30上。另一种方法是，可以这样控制象素（即，在其两端加上这样的场强），以致入射的线偏振方向不旋转90°，而是把该线偏振光变换成椭园偏振光。该光线的一部分传送到投影屏，而剩余的部分被阻挡。因此，相关的象素不是以黑象素或以白象素显示在投影屏上，而是以灰象素显示在投影屏上，其灰度是可调的。

原则上，具有液晶显示板的图象投影装置用园偏振或椭园偏振光、而不用线偏振光也能够工作。此时，图象显示板会轻微改变园偏振光的旋转方向或者椭园偏振光的椭园轴的比值。最后，必须用附加的偏振装置，把所述光线变成线偏振光，并且，把所述变化变成线偏振光的偏振方向的变化。

如果利用其激励状态的象素使偏振方向旋转而非激励状态的象素不再使偏振方向旋转的图象显示系统，那么，可以应用附加的液晶材料层，该附加层与图象显示板10相连、并使整个光束的偏振方向旋转90°，从而，投影屏上的图象与在装置中形成的图象具有相同的极性，所述装置具有其激励状态的象素不改变偏振方向的图象显示板。

在处于激励状态的象素不改变偏振方向的装置中，如果还希望使这些象素以黑象素的形式出现在投影屏上（例如，为了增加对比度，或者，减小装置的色相关性，或者，提高显示板的开关速率），那么，还可以使用图1中用标号18表示的附加偏振旋转器。

另一种方法是，可以用入/4板（其中，入是投影光线的波长）代替液晶材料层作为附加的偏振旋转器18。该偏振旋转器也可以用于下面将描述的实施例中。

图1仅仅示出光束b₁和b₂的主光线。但是，这些光束具有一定的宽度，以致覆盖整个图象显示板10。投影透镜系统20仅能汇集来自光束b₂的光线而不能汇集来自光束b₁的光线。为了在不需要该系统和图象显示板之间的大距离的条件下实现光束b₁和b₂在投影透镜系统区域中的满足要求的隔离，根据本发明，使用具有复合棱镜系统5的形式的与角度相关的分束器。该系统包括玻璃或合成树脂制成的两个透明棱镜6和7，这两个棱镜之间有空气层8。因为棱镜材料的折射率n_m（例如，n_m＝1.5）超过空气的折射率n₁（n₁＝1），所以，入射到棱镜和空气的界面上的光束将以大于或等于通称为临界角θ_g的角度θ_i全反射，关于θ_g，下式成立：

Sin θg = \frac{n_{1}}{n_{m}}

当光束以小于临界角的角度入射到所述界面上时，该光束全透射。在图1的实施例中。已经这样选择棱镜6和7的折射率和空气层8的取向，以致由光源产生的光束b₁被界面6、8朝着显示板10全反射，而由该显示板产生的光束b₂全部透过该界面。因此，光束b₁和b₂各自在该界面上的入射角分别大于或小于临界角。

该棱镜系统使光束b₂的主光线与光束b₁的主光线构成大的角度，该角度可以接近90°。因此，可以把投影透镜系统20放在显示板10附近适当的位置上，以致该图象投影装置的长度能够显著小于没有该棱镜系统的长度。

另一种方法是，以如下方式选择界面6、8相对于光束b₁和b₂方向的取向，即，使光束b₁向显示板10透射（此时，该板位于棱镜系统的下面）、而使光束b₂向投影透镜系统20反射。在彩色光束投影的情况下，这后一种构形提供如下优点：在已调制的光束b₂中出现较小的色差。

如果要投影彩色图象，那么，可以用复合图象显示系统代替具有一个图象显示板的图象显示系统，例如，该复合系统包括三个图象显示板和许多选色分束器。图2示出这种复合图象显示系统的实施例。

在该实施例中，借助于由两个二向色反射镜41和42构成的所谓二向色+字架40来实现色分离。被界面6、8反射的光束b₁入射到第一个二向色反射镜41上，例如，该反射镜反射兰光。该兰色分量入射到显示板50上，在该显示板中产生兰色分图象，而显示板50又把由该兰色图象信息调制的光束b₂，_b反射到二向色十字架40。透过二向色反射镜41并含有红色和绿色分量的光束入射到第二个二向色反射镜42上，该反射镜把红色分量b₁，_r反射到显示板60。在该板中产生红色分图象。由该红色图象信息调制的光束b₂，_r反射到二向色十字架40。透过反射镜42的光束分量b₁，_g被绿色图象显示板10调制，然后，以光束分量b₂，_g的形式反射到二向色十字架40。因为，二向色反射镜41、42再次反射返回的光束分量b₂，_b和b₂，_r，并且，使光束分量b₂，_g透射，所以，这些光束分量组合成由彩色图象信息调制的一束光束b₂。

图3示出彩色图象投影装置的另一个实施例，其中，使由光源产生的光束b₁出现全反射的空气层不是被包围在两个棱镜之间。该实施例包括棱镜系统70，借助该系统，既实现光束隔离，又实现色分离和色组合。系统70由三个棱镜71、72和73构成，第一空气层75存在于棱镜71和72之间，而空气层76存在于棱镜72和73之间。棱镜72涂有第一二向色层77，而棱镜73涂有第二二向色层78。

由光源2产生的光束b₁经由平面81进入棱镜71，然后，入射到该棱镜材料（例如，玻璃）和空气之间的界面80上。该入射角θi超过临界角，所以，光束b₁被全反射。因为，在从棱镜材料72到空气的界面上的入射角小于临界角，所以，该光束穿过空气层75。此后，光束b₁入射到二向色层77（例如，反射兰色分量b₁，_b的二向色层）上。该光束分量以大于临界角的角度入射到棱镜72和空气层75的界面上，因而被全反射到兰色显示板50上。由兰色图象信息调制的光束分量b₂，_b从空气层75全反射到二向色层77，后者把该光束分量反射到投影透镜系统20。被二向色层78反射的红色光束分b₂，_r从空气层76全反射到红色图象显示板60。由该红色图象信息调制的光束分量b₂，_r首先从空气层76全反射，然后被二向色层78反射，再与绿色光束分量b₂，_g组合。这些光束分量在二向色层76与兰色光束分量b₂，_b组合，从而，得到由彩色图象信息调制的完整的光束b₂。该光束以小于临界角的角度入射到棱镜71和空气之间的界面80上，然后，射向投影透镜系统20。

偏振器4和检偏器9最好设置在棱镜71的面80上，以便这些元件同时对三种彩色分量起作用，因而，不需要为每种彩色分量提供由这些元件构成的单独的系统，此外，也不需要用于元件4和9的单独的支座。

此外，棱镜元件82最好设置在棱镜71的面80上。可以保证该棱镜系统的入射平面81或出射平面83各自相对于第一和第二光束的主光线而分别具有和图象显示板相同的取向。就投影光束b₁，b₂而论，此时，棱镜系统70相当于双平行平面的平板，因此，能够以简单的方法把投影光束的光学象差减至最小。

图4说明图象投影装置的实施例，其中，非常有效地利用来自照明系统1的光线。由该光源产生的光束b₁包括两束具有相互垂直的偏振方向的光束分量b₁′和b₁″。光束b₁入射到偏振灵敏分束器90上。该分束器可以由两个透明棱镜91和92构成，在棱镜91和92之间设置极化分离层93。层93反射光束分量b₁′（该分量的偏振方向平行于入射平面，通常以P-分量表示该分量）而使分量b₁″透射（该分量偏振方向在入射平面的横断方向上延伸，并且，该分量通称为S-分量）。所述入射平面是由入射光束的主光线和平面93的法线构成的平面。

被层93反射的束分量b₁′又被反射器95反射到图象显示板10。由于该分量的入射角小于临界角，所以，该分量穿过与角度有关的束隔离器5的空气层8。由图象信息调制并被反射的光束分量b₂′以大于临界角的角度入射到空气层8上，因而被全反射到反射器96，后者又把分量b₂′反射到偏振灵敏分束器90。层93把来自板10的被激励的象素（这些象素不改变偏振方向）的光线反射到投影透镜系统20。层93使来自未激励的象素的光线透射到照明系统1。

反射器96把S偏振光束分量b₁″反射到分束器5，该分量在分束器5中被全反射到图象显示板10，在那里由图象信息调制并被反射，此后，穿过分束器5，最后被反射器95反射到偏振灵敏分束器90。该光束分量b₂″的、来源于被激励的象素的那些部分透射到投影透镜系统。

分束器90确实不仅为形成两束光束分量b₁′和b₁″创造了条件，而且，为在该分量被图象显示板调制之后把它们重新组合成一束光束b₂创造了条件。此外，偏振灵敏分束器90还为把这些光束分量的偏振调制变换成这些分量的强度变化创造了条件。因此，该分束器还代替了偏振器和检偏器，否则，必须在图象显示板前边和后边分别设置偏振器和检偏器。由于分束器90的种种功能，所以，可以把图4实施例中的元件个数限制在最小数目。

另一种方法是，图4中所示实施例可以按类似于图2所示的方法备有复合图象显示系统而不是单个图象显示板。图4中用标号40示意地表示图2的二向色十字架40。

这里，也可以利用所谓色分离棱镜系统来实现色分离。图5说明如何把这种系统100排列成具有分别用于产生绿、兰和红色分图象的反射图象显示板10、50和60的彩色图象投影装置。棱镜系统100由以下元件构成：三个棱镜101、102和103，设置在棱镜101和102之间界面上的第一个二向色层104以及设置在棱镜102和103之间界面上的第二个二向色层105。

二向色层104把兰色光束分量b^′ ₁，_b反射到棱镜101的正面，该光束分量以这样的角度射到空气的界面上，以致该分量被反射到兰色显示板50。透过二向色层104的光线的绿色分量b^′ ₁，_g射向绿色图象显示板10，而红色分量b^′ ₁，_r被反射到棱镜102的正面。在该正面和二向色层104之间存在空气层106。分光束分量b^′ ₁，_r以这样的角度入射到玻璃-空气界面上，以致该分量被反射到红色显示板60。棱镜系统100将光束b₁′分成具有不同颜色的分光束分量，用类似的方法和同一个系统100，把分量b^′ ₂，_b;b^′ ₂，_g和b^′ ₂，_r（在它们已经被相关的显示板50、10和60调制之后）重新组合成分光束b₂′。偏振灵敏分束器棱镜90把该分光束的偏振调制变换成强度调制。光束b₁″（图5中未示出）经由和分光束b₁′相同的路径、但沿相反方向传播。

在该图象投影装置中，可以按已知方式、用由两个双折射材料的胶合透镜组成的渥拉斯顿（WOllaston）棱镜来构成所述偏振灵敏分束器，这两个棱镜的光轴是相互垂直的。另一种方法是，可以使用由双折射材料制成的格兰-汤姆孙（Glan-Thompson）棱镜或者格兰-泰勒（Glan-Taylor）棱镜，其中，具有偏转方向P或S之一的一束光束分量在棱镜面受到内部全反射，而另一分量未受到这种内反射。由于用双折射材料制作的缘故，上述两种棱镜以及Wollaston棱镜是昂贵的。

因此，应当涉及图6中所示的分束器在图象投影装置（更准确地说，准备用作消费用途的图象投影装置）中的使用。分束器110由两个，例如玻璃制的、带有过渡层113的透明棱镜111和112构成。该过渡层由双折射材料构成，最好由可以表现高的双折射的液晶材料制成。液晶材料的寻常折射率n₀总是大体上等于1.5，而随着过渡层113成分的变化，非寻常折射率n_e的值可以在1.6和1.8之间。如果层113由液晶材料构成，那么，棱镜111和112备有所谓取向层114和115，后者确保层113的光轴垂直于图平面。图6中用园116表示该光轴。

入射到所述分束器上的光束b₁具有两个偏振分量，即，P-偏振分量和S-偏振分量。事先进行测量以保证棱镜材料的折射率等于层113的n_e，例如，1.8。如果光束b₁以超过或等于临界角θg的入射角θi入射到层113上，那么，P-偏振光束分量受到沿箭头117的方向的全反射，因为，寻常折射率适用于该分量。对于S-偏振光束分量（其偏振方向沿着横截入射平面的方向而延伸）来说，液晶材料的非常折射率适用，以致该分量在穿过所述分束器时看不到任何折射率差，因此，该分量沿着原来的方向穿过层113和棱镜112。

因为液晶材料可以具有大的折射率差△n＝n_e-n₀，所以，用这种材料做成的分束器110适合于大范围的入射角。此外，可以保证随着光束b₁波长的变化，棱镜材料的折射率和层113的折射率以相同的方式变化，因此，该分束器在大的波长范围内具有高的偏振效率。图6的分束器的非常重要的优点是：由于不必使用昂贵的双折射棱镜材料并且生产方法比较简单，所以，该分束器是便宜的。

棱镜111和112不必是实心的，因此，另一种方法是，由玻璃（或其他透明材料）壁构成这些棱镜，在该壁中加入具有等于层113的n_e的高折射率的透明液体或合成材料。这些壁必须具有和所述液体或合成树脂材料相同的折射率，这样，将不会表现出任何去偏振效应。

分束器110也可以用于在分光束b₁′和b₂″已被反射图象显示板用图象信息调制之后，把它们组合起来。

图7以平面图的形式示意地示出彩色图象投影装置，该装置具有三个相应于绿、兰和红三基色的彩色通道120、121和122。这些通道中的每一个包括单独的辐射源，与角度有关的分束器和反射图象显示板。绿色通道中示出这些元件2、5和10。对于其他通道来说，相应的元件排列成相同的样式。由图象信息调制的不同颜色的光束b_g，b_b和b_r被二向色十字架40或彩色组合棱镜组成一束光束b，该光束经由投影透镜系统投射在显示屏上。

另一种方法是，类似于图4，图7中所示装置的彩色通道120、121和122中的每一个可以备有偏振灵敏分束器，以便产生两束相互垂直偏振的光束，这些光束由相同的图象信息调制、然后重新组合，因此，可利用的光线得到最佳利用。

美国专利4，239，346公开了一种可用于本发明装置的直接控制的反射式LCD显示板。

本发明的概念也适用于仅仅采用一块显示板的彩色图象投影装置中。该装置可以具有和图1及图4中所示的相同的结构，其中，用复合（即，彩色）显示板代替单色板10。该彩色板包括大量象素，例如，其数目是单色板象素数目的三倍。该彩色板的象素排列成三组，这些组产生红色、绿色和兰色图象。每组的象素总叠加在投影屏上的象素上。每个象素的前面是单独的滤色片，后者仅让对应于相关象素的、所需的颜色通过。

Claims

1、一种图象投影装置，该装置包括：产生第一光束的光源，设置在第一光束路径中并具有至少一个用于产生待投影图象的图象显示板的反射图象显示系统，设置在由图象显示系统产生的第二光束的路径中的投影透镜系统，该透镜系统用于把由图象显示系统产生的图象投射在投影屏上，其特征在于：

一方面，在光源和图象显示装置之间，另一方面，在该装置与投影透镜系统之间，设置从第一媒质到第二媒质的分束过渡段，这些媒质具有不同的折射率，所述过渡段是这样设置的：使得第一和第二光束之一被该过渡段全反射，而另一光束透过该过渡段。

2、权利要求1的图象投影装置，其特征在于：所述分束过渡段由空气和透明媒质之间的界面构成。

3、权利要求2的图象投影装置，其特征在于：所述分束过渡段包含在由两个透明棱镜构成的棱镜系统中，在所述各棱镜的两个相对的表面之间有空气层。

4、权利要求1、2或3的图象投影装置，其中，所述图象显示系统按照图象信息调制所述第二光束的偏振方向，其特征在于：

一方面，在从光源到分束过渡段的光路中，另一方面，在从该过渡段到投影透镜系统的光路中，设置偏振灵敏分束器，用于把由光源产生的光束分成两束相互垂直偏振的分光束，这些分光束都投射到图象显示系统上，该分束器还用于在用图象信息调制这两束分光束之后，重新组合这两束分光束。

5、权利要求1、2、3或4中的图象投影装置，其特征在于：

所述图象显示系统是包括选色元件和复合图象显示板的彩色图象显示系统，该显示板的象素分成若干组，每个象素组产生具有预定颜色的分图象，所述预定颜色对应于属于相关象素组的选色元件的颜色。

6、权利要求5中的图象投影装置，其特征在于：

所述选色元件由许多选色分束器构成，该分束器用于把光束分成具有不同颜色的三束单色分光束，并且，用于把由单色图象信息调制的分光束组合成一束由彩色图象信息调制的光束，

在每束分光束的光路中设置单独的图象显示板，该显示板的全体象素构成所述各象素组中的一组。

7、权利要求6中的图象投影装置，其特征在于：

所述彩色显示系统包括一块图象显示板，该板的象素排列成若干组，每组产生具有给定颜色的分图象，

为每个象素提供滤色片，该滤色片仅让具有一定颜色的光线透过，所述颜色与由相关象素所处的象素组产生的分图象的颜色一致。

8、权利要求1、2、3或4中的图象投影装置，该装置用于投影彩色图象，其特征在于：

由发射相应数目的单色光束的多个单色光源构成所述光源，所述单色光源构成单独的彩色通道的一部分，在每个通道中设置单色反射图象显示板和分束过渡段，

在投影透镜系统之前设置选色元件系统，用于把由单色图象信息调制的光束组合成一束由彩色图象信息调制的光束。