CN1249484C - 颜色分离单元及采用它的投影型图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种图像显示装置，包括产生和辐射光束的至少一个光源，将光源射出光束分成多个彩色光束并使至少一个分开的彩色光束和其他彩色光具有不同偏振的颜色分离单元，根据输入图像信号通过控制由颜色分离单元分开并由此射出的至少一个彩色光束来形成以像素为单位的图像的多个光阀，以及将光阀产生的图像合成的图像合成器。

Description

颜色分离单元及采用 它的投影型图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种具有改进的颜色分离结构的颜色分离单元以及采用该颜色分离单元的投影型图像显示装置，所述图像显示装置可以高光学效率地辐射彩色光束并产生一个紧凑的光学系统。
背景技术
一般来说，投影型图像显示装置是一种用于通过利用投影光学系统来放大和将图像投射到屏幕上而提供大图片的系统，所述图像由微显示器即光阀，例如液晶显示器或数字微反射镜显示器(digital micromirrordisplay)产生。
图像显示装置根据采用的微显示器的数量分为单板(one-panel)型和三板型。与单板型图像显示装置相比，采用设置在分成红色，蓝色和绿色光路中的三个光阀的三板型图像显示装置具有高的光学效率，但是其光学结构复杂，制造成本高。
单板型图像显示装置通常采用色轮将输入的白色光束周期性地变为红色，蓝色和绿色光束，这在简化的结构中是有利的。但是，通过采用色轮，光的量会损失2/3，因此与三板型相比光学效率降低。为了解决上述问题，已经提出如图1所示的改进的单板型图像显示装置。
参考图1，在常规单板型图像显示装置中，由光源11产生并辐射非偏振的白色光束。辐射的白色光束穿过用于混合入射光束而得到均匀光束的蝇眼镜头阵列13时变为均匀光束，然后朝偏振转换系统15前进。偏振转换系统15转换偏振方向，使光源11发射出的非偏振白色光束变为具有一个偏振方向的白色光束。穿过偏振转换系统15的白色光束由第一和第二分色镜17和19分成红色，蓝色和绿色光束。即，第一分色镜17反射入射白色光束的蓝色波长光束，并透射其中的其他光束。透射的光束由第二分色镜19分成绿色光束和红色光束。
周期性滚动入射光束的第一至第三扫描棱镜21，23和25设置在各种分开的颜色的光路上。第一至第三扫描棱镜21，23和25中的每一个都具有矩形柱形状，并由驱动源(未示出)转动。当第一至第三扫描棱镜21，23和25中的每一个由驱动源转动时，光轴和棱镜侧壁形成的角度在光路上改变，使穿过棱镜的光束的行进路径周期性地改变。
第一至第三扫描棱镜21，23和25的初始角设置为当第一至第三扫描棱镜21，23和25在光路上旋转时，通过将显示器设备33分成三个区域来辐射已经透射过第一至第三扫描棱镜21，23和25的光束。这样，如图2所示，根据第一至第三扫描棱镜21，23和25的驱动状态，通过重复(B，R，G)→(G，B，R)→(R，G，B)的顺序而在显示设备33的有效图像区域中扫描分开的彩色光束。
穿过第一至第三扫描棱镜21，23和25的光束通过第三和第四分色镜27和29合成。反射镜18和20分别设置在第一分色镜17和第三分色镜27之间，以及第二分色镜19和第四分色镜29之间，以改变光束的行进路径。
滚动并穿过第四分色镜29的光束入射到偏振光分束器31上，该分束器根据光束的偏振透射或反射入射光束。由偏振光分束器31反射的光束周期性地滚动，如图2所示，并入射到光阀33上。光阀33控制以像素为单位的入射光束来形成图像。通过改变以像素为单位的输出光束的偏振来产生图像。与入射光束的偏振不同的光束透射过偏振光分束器31并朝投影透镜单元35行进。投影透镜单元35将输入图像放大并投射到屏幕50上。
图像显示装置包括光路上的多个中继透镜41，......，48，用以将光源11发射出的光束传输到光阀39上。
然而，尽管常规的图像显示装置的光学结构采用单一光阀来获得彩色图像，但是其光学结构非常复杂。
发明内容
为了解决上述和/或其他问题，本发明提供一种具有改进的颜色分离结构的颜色分离单元，以及采用该颜色分离单元的投影型图像显示装置，该颜色分离单元具有改进的结构以滚动由颜色分离单元分开的彩色光束，因此获得紧凑的光学系统，并高效率地辐射彩色光束。
根据本发明的一个方面，一种图像显示装置包括产生和辐射光束的至少一个光源，将光源射出光束分成多个彩色光束并使至少一个分开的彩色光束和其他彩色光具有不同偏振的颜色分离单元，根据输入图像信号通过控制由颜色分离单元分开并由此射出的至少一个彩色光束来形成以像素为单位的图像的多个光阀，以及将光阀产生的图像合成的图像合成器。该颜色分离单元包括多个分色镜表面和至少一个偏振转换器，所述分色镜表面只反射特定的彩色光，相对于光源射出光束的方向倾斜并彼此分开，所述偏振转换器使一种彩色光束和其他彩色光束具有不同的偏振，其中，在光源射出光束的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束
颜色分离单元具有杆式单体结构。
颜色分离单元包括多个分色棱镜，该分色棱镜具有反射不同彩色光束的分色镜表面。
偏振转换器置于分色镜表面之间，并位于分开的彩色光束射出的一部分出射面中，或位于由分色镜表面分开的至少一个彩色光束的行进路径上。
光阀包括利用具有一种偏振的至少一个彩色光形成图像的第一光阀，以及利用具有其他偏振的其他彩色光形成图像的第二光阀。
图像合成器包括偏振光分束器，其选择性地透射或反射具有不同偏振的入射彩色光束使所述光束朝第一和第二光阀行进，彩色光束根据其偏振被分离并照射到第一和第二光阀，以致合成通过第一和第二光阀产生的图像。
图像合成器包括一对波片，所述波片置于偏振光分束器和第一光阀之间，以及偏振光分束器和第二光阀之间，以便改变入射光的偏振。
颜色分离单元将光源发射出的光束分成三个或更多彩色光束，并使至少一个分开的彩色光束与其他彩色光束具有不同的偏振。
根据本发明的另一方面，一种图像显示装置包括产生和辐射光束的至少一个光源，颜色分离单元以及至少一个光阀，所述颜色分离单元具有四个或更多分色镜表面并具有杆式结构，所述分色镜表面反射不同的彩色光，相对于光源射出光束的行进方向倾斜，并彼此分开，以便将光源发射出的光束分成四个或更多彩色光束，所述光阀根据输入图像信号控制彩色光束来形成以像素为单位的图像，其中，在光源射出光束的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束。
颜色分离单元包括四个或更多分色棱镜，所述分色棱镜具有反射不同彩色光束的分色镜表面。
颜色分离单元进一步包括至少一个偏振转换器，所述偏振转换器使得由分色镜表面分开的四个或更多彩色光束的至少一个彩色光束与其他彩色光具有不同的偏振。
光阀包括利用具有一种偏振的至少一个彩色光形成图像的第一光阀，以及利用具有另一种偏振的其他彩色光形成图像的第二光阀，以及进一步包括合成第一和第二光阀产生的图像的图像合成器。
颜色分离单元将光源发射出的光束分成青色光束C，蓝色光束B，红色光束R和绿色光束G，或者分成蓝色光束B，青色光束C，品红光束M，红色光束R，绿色光束G和黄色光束Y。
图像显示装置进一步包括偏振对准器，其配置在颜色分离单元的输入端用以将光源射出光束对准入射到颜色分离单元上的一个偏振光束。
图像显示装置进一步包括至少一个滚动单元，用以滚动由颜色分离单元分开的彩色光束。
颜色分离单元包括至少一个透镜元件，该透镜元件形成为将其旋转运动转变为镜头阵列的线性运动。
假定由颜色分离单元分开的至少一个彩色光束是第一彩色光组，至少一个其他彩色光束是第二彩色光组，颜色分离单元将第一和第二彩色光组彼此分开，从而使第一和第二彩色光组的光束彼此分开地入射到滚动单元上。
颜色分离单元配置为使第一和第二彩色光组的光束具有不同的偏振。
滚动单元包括一个单一滚动单元或一对滚动单元。
图像显示装置进一步包括一个光学单元，用以合并穿过滚动单元的第一和第二彩色光组的光束的行进路径。
光学单元包括反射第一和第二彩色光组中之一的光束的第一反射面，和第二反射面，该反射面选择性地透射和反射由第一反射面反射的一个彩色光组的光束和另一个彩色光组的光束，从而合并这些光束的光路。
光学单元是滚动改变棱镜，通过反射过程翻转穿过滚动单元一个有效区域的至少一个彩色光束的色带而改变滚动方向，选择性地透射和反射在反射过程中改变滚动并入射到该棱镜上的至少一个彩色光，以及合并第一和第二彩色光组的光束的光路。
滚动改变棱镜具有阿米奇(Amichi)棱镜的形状。
光学单元根据偏振来选择性地透射和反射入射到该光学单元上并在反射过程中改变滚动的至少一个彩色光和穿过滚动单元另一有效区域的其他彩色光束，从而合并第一和第二彩色光组的光束的光路。
由颜色分离单元分开的彩色光束入射到滚动单元的同一有效区域上。
滚动单元的至少一个透镜元件是螺旋形的。
滚动单元的透镜元件是柱面透镜。
滚动单元包括第一和第二螺旋形透镜盘，它们沿光束行进方向彼此分开，并具有在第一和第二螺旋盘中每一个上形成的透镜元件。
图像显示装置进一步包括在第一和第二螺旋形透镜盘之间光路上配置的玻璃棒。
图像显示装置进一步包括置于光源和滚动单元之间光路上以控制入射到滚动单元的光束的宽度的至少一个第一柱面透镜，以及置于穿过滚动单元的光束的光路上用以将穿过滚动单元的光束变为平行光束的至少一个第二柱面透镜。
图像显示装置进一步包括设置在从滚动单元射出光的光路上的蝇眼镜头阵列，使通过滚动单元滚动的彩色光束在不同区域形成色带。
图像显示装置进一步包括设置在穿过蝇眼镜头阵列的光束的光路上的中继透镜，使蝇眼镜头阵列形成的色带会聚在预定位置处。
图像显示装置进一步包括置于光源和颜色分离单元之间的空间滤波器，以调整光源发射出的光束的发散角。
图像显示装置进一步包括多个中继透镜，所述中继透镜置于从颜色分离单元射出的彩色光束的光路上，使每个射出的彩色光束具有预定的发散角。
根据本发明的又一方面，颜色分离单元将光源发射出的光束分成多个彩色光束并使至少一个分开的彩色光束与其他彩色光束具有不同的偏振。
颜色分离单元包括多个分色镜表面和至少一个偏振转换器，所述分色镜表面反射不同的彩色光束，相对于入射光束的行进方向倾斜，并彼此分开，所述偏振转换器使彩色光束和其他彩色光束具有不同的偏振，其中，在光源射出光束的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束。
颜色分离单元是杆式的。
根据本发明的再一个方面，颜色分离单元包括四个或更多分色镜表面，所述分色镜表面反射不同的彩色光束，相对于从光源发射出的入射光束的行进方向倾斜，并彼此分开，同时将入射光束分成四个或更多彩色光束，且具有杆式，其中，在光源射出光束的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束。
附图说明
本发明的上述和其他特征和优点通过参考附图详细地描述优选实施例而更加显而易见，其中：
图1是说明采用一种彩色照明系统的常规单板型投影图像显示装置的光学结构的视图；
图2是说明根据图1中扫描棱镜的操作使分开的色带变化的视图；
图3是说明根据本发明优选实施例的彩色照明系统的光学结构的视图；
图4是说明图3中光源和颜色分离单元的透视图；
图5是图4的颜色分离单元的正视图；
图6是说明颜色分离单元的另一优选实施例的透视图；
图7是图3的螺旋形透镜盘的平面图；
图8是图3的螺旋形透镜盘的透视图；
图9是说明通过图3中柱面透镜对进行水平轴光线跟踪的视图；
图10是说明根据本发明另一优选实施例的彩色照明系统的光学结构的视图；
图11是示出根据本发明第一优选实施例的投影型图像显示装置的光学结构的视图；
图12是示出根据本发明第二优选实施例的投影型图像显示装置的光学结构的视图；
图13是说明图12中滚动变化棱镜的透视图；
图14是示出根据本发明第三优选实施例的投影型图像显示装置的光学结构的视图；
图15是说明图14中螺旋形透镜盘的平面图；
图16是示出根据本发明第四优选实施例的投影型图像显示装置的光学结构的视图；
图17是说明根据本发明再一优选实施例的彩色照明系统的光学结构的视图；以及
图18是示出根据本发明第五优选实施例的投影型图像显示装置的光学结构的视图。
具体实施方式
参考图3，根据本发明优选实施例的在投影型图像显示装置中采用的彩色照明系统包括辐射白色光束的光源60和颜色分离单元70，该颜色分离单元将光源60射出的白色光束分成多个彩色光束，优选分成三束或更多束彩色光束。优选地，彩色照明系统进一步包括滚动单元100，其通过旋转运动使颜色分离单元70分离的彩色光束周期性地滚动。
光源60产生和辐射白色光束，其包括产生光的灯61和反射镜63，该反射镜反射从灯发射出的光，并沿着行进路径(proceeding path)引导反射的光。反射镜63是椭圆形或抛物面形。就是说，椭圆形反射镜的一个焦点在灯61的位置处，另一个焦点在光会聚的一点处。抛物面反射镜使灯61发射出并由反射镜63反射的光是平行的。图3示出采用椭圆形反射镜作为反射镜63的例子。
如图3所示，当光源60和反射镜63是椭圆形反射镜时，从光源60发射出的会聚光束会聚在焦点处，然后在椭圆形反射镜的焦点之后发散。因此，优选将准直透镜71设置在颜色分离单元70的输入端，以会聚从光源60发射出的光束，并使会聚的光束成为平行光束。
设置准直透镜71使光源60发射出的光束成为具有小的光束直径的平行光束，以使光源60发射出的光束的直径缩小为约5∶1的比例。
假定从光源60发射出的光束的发散角是±2度，根据聚光本领的保持(according to the preservation of Etendue)，由准直透镜71缩小的光束的发散角增加到±10度。通过准直透镜71将光束直径缩小为5∶1的比例的平行光束入射到颜色分离单元70上。当通过准直透镜206的这种设置而缩小的平行光束入射到颜色分离单元70上时，可以使光学系统变得紧凑。
当光源60具有抛物面反射镜作为反射镜203时，优选进一步包括聚光透镜(未示出)，该透镜将光源60射出的基本上平行的光束变成会聚光束。
在这种情况下，准直透镜71将通过聚光透镜聚焦在焦点，通过该焦点然后再次发散的光束变为平行光束。准直透镜71设置为使其光束直径与光源60射出的光束的直径相比缩小为5∶1的比例。
与此同时，优选进一步在光源60和准直透镜71之间提供带有狭缝的空间滤波器(spatial filter)65。空间滤波器65调整从光源60发射出的光束的发散角，或聚光本领(Etendue)。当提供一椭圆形反射镜作为反射镜63时，将空间滤波器204置于椭圆形反射镜的焦点处。这里，当提供一抛物面形反射镜作为反射镜63，并进一步提供聚光透镜时，优选将空间滤波器65置于聚光透镜的焦点处。
优选提供空间滤波器65以通过颜色分离单元70在颜色分离方向上调节狭缝宽度，或者通过滚动单元100在颜色滚动方向上调节狭缝宽度。
当利用空间滤波器204调整根据本发明的投影型图像显示装置的光学系统中入射光束的聚光本领或发散角时，可以清楚地分离形成在上表面的色带，即光阀，从而可以提高图像质量。也就是说，当从光源60发射出的光束以超过光学系统容许的角度发散时，在光阀上形成的色带之间可能出现重叠部分。那么，通过利用空间滤波器65除去超过光学系统容许角度的光束，可以清楚地分离色带。
当通过调整狭缝的宽度并减小色带的面积来形成黑条时，如果需要，并且当LCD器件用作光阀时，可以平稳地进行图像信号处理。即，在LCD器件用作光阀的情况下，当连续滚动色带时，图像信号随色带的变化而变化。可能很难连续地处理有变化的图像信号。在该情况下，需要用于处理色带之间的图像信号的时间，并且需要色带之间的黑条来获得所述时间。这可以通过适当地调整空间滤波器65的狭缝宽度来解决。
这里，聚光本领表示光学系统的光学保持(optical preservation)物理量。假定光学系统的起始点是光源，目标是光阀，那么当光源的聚光本领大于整个系统的聚光本领时，色带的面积增大，从而出现颜色在各个色带的边界面处混合的现象。当光源的聚光本领小于整个系统的聚光本领时，由于色带的面积增大，则黑条的面积减小，从而在各个色带之间产生黑条。
这样，通过提供空间滤波器65可以控制聚光本领，从而防止多个颜色在色带边界面处混合。如有必要，可以在各个色带之间形成黑条。
这里，可以根据空间滤波器65的目的而对其进行不同地改变。例如，当形成空间滤波器65用来独立地调整每个色带的面积时，可以改进色域，并调整彩色平衡。
颜色分离单元70将光源60发射出的光束分成多个彩色光束，例如三个或更多彩色光束。颜色分离单元70优选具有使一束分离的彩色光束的偏振不同于其他分离的彩色光束的偏振的结构。这里，颜色分离单元70可以配置为将光源60发射出的光束分成三到八个彩色光束。优选地，颜色分离单元70配置为将入射光束分成四个或更多彩色光束。图3示出颜色分离单元70将光源60发射出的白色光束分成四个彩色光束的实施例。
颜色分离单元70相对于从光源60发射出并在该分离单元分离的光束的行进方向倾斜，以便按颜色分离入射光束。颜色分离单元70具有用于反射不同彩色光束的多个分色镜表面80，82，84和86。这里，分色镜表面80，82，84和86的数量与要分开的彩色光束的数量相同。颜色分离单元70优选进一步包括至少一个偏振转换器88，从而使至少一个分离的彩色光束与至少一个分离的其他彩色光束具有不同的偏振。
如图3至5所示，颜色分离单元70包括四个分色镜表面80，82，84和86，它们彼此分开，并将光源60发射出的白色光束分成四个彩色光束，偏振转换器88配置在两个分色镜表面82和84之间，使光源60发射出并由两个分色镜表面80和82反射的两个彩色光束与另外两个分色镜表面84和86反射的两个彩色光束彼此具有不同的偏振。这里，四个彩色光束可以是青色(C)，蓝色(B)，红色(R)，和绿色(G)。
图4是说明图3中颜色分离单元70的一部分的放大透视图。图5是图4的颜色分离单元的正视图。
如图3至5所示，优选将颜色分离单元70形成为杆式的单体(singlebody)，其中整体地形成包括分色镜表面80，82，84和86的第一至第四分色棱镜79，81，83和85，这四个分色镜反射面分别反射特定的彩色光束，将入射光L分成第一至第四彩色光束L1，L2，L3，和L4。
当利用分色棱镜79，81，83和85使颜色分离单元70形成为具有杆式结构时，以大于满足全内反射条件(internal total reflection condition)的临界角的角度入射的光被构成颜色分离单元70外观(outer appearance)的表面全部反射。这样，颜色分离单元70可以提高入射光L在使用中的效率。
第一分色棱镜79具有第一分色镜表面80，该表面倾斜于入射光L的行进方向即光轴设置。第一分色镜表面80反射入射光L的第一彩色光束L1，并透射其他光束。例如，第一分色镜表面80反射青色光束C，并透射其他波长的光束。
第二分色棱镜81靠近第一分色棱镜79设置，并包括倾斜于入射光L的光轴的第二分色镜表面82。第二分色镜表面82反射第二彩色光L2，例如蓝色光束B，并透射其他光束。
第三分色棱镜83靠近第二分色棱镜81设置，并包括倾斜于入射光的光轴的第三分色镜表面84。第三分色镜表面84反射第三彩色光L3，例如红色光束R。
第四分色棱镜85靠近第三分色棱镜83设置，并包括倾斜于入射光的光轴的第四分色镜表面86。第四分色镜表面86反射第四彩色光L4，例如绿色光束G。第四分色镜表面86可以用能够将入射光全部反射的全反射镜来代替。
由于分色棱镜和外部空气之间的折射率差，第一至第四分色棱镜79，81，83和85以大于满足全内反射条件的临界角的角度全部反射入射到构成外观的表面上的光。
在上述杆式颜色分离单元70中，在由第一至第四分色镜表面80，82，84和86反射的第一至第四彩色光束之间，图4示出范围中的第一至第四彩色光束L1，L2，L3，和L4用作有效光，而不使用其他光束。
在参考图3至图5描述的优选实施例中，根据本发明的颜色分离单元70具有组合多个分色棱镜的杆式结构，这仅仅是示范性的。即，根据本发明的颜色分离单元70可以形成为杆式单体结构，其中反射不同彩色光束的多个分色镜表面，例如第一至第四分色镜表面80，82，84和86彼此分开，并通过壳体(未示出)组合。根据本发明的颜色分离单元70也可以不形成单体结构，其可以具有多个分色镜表面和至少一个偏振转换器。
根据本发明的颜色分离单元70，例如假定第一至第四彩色光束L1，L2，L3，和L4中的至少一束彩色光是第一彩色光组LA，其余彩色光束的至少一束是第二彩色光组LB，第一和第二彩色光组LA和LB彼此分开，从而使第一彩色光组LA和第二彩色光组LB的光束彼此分开地入射到滚动单元100上。这里，考虑到滚动单元100的滚动操作和使用两个光阀，偏振转换器88优选设置为使第一彩色光组LA和第二彩色光组LB的光束的偏振互不相同。
为了使第一和第二彩色光组LA和LB分开，颜色分离单元70进一步包括光学挡块(optical block)87，如图3至5中所示。
图3至5示出这样一种情况，其中第一彩色光组包括由第一和第二分色镜表面80和82反射的第一和第二彩色光束L1和L2，例如青色光束C和蓝色光束B，第二彩色光组包括由第三和第四分色镜表面84和86反射的第三和第四彩色光束L3和L4，例如红色光束R和绿色光束G，光学挡块87配置在第二和第三分色镜表面82和84之间。
当第一和第二彩色光组LA和LB的每一个包括两个彩色光束时，第一和第二彩色光组LA和LB的光束的偏振互不相同，具有这类彩色照明系统的图像显示装置包括两个光阀，如后面参考图11，12，13和14所述，每个光阀显示两个彩色光束的图像，通过在屏幕上混合由各个光阀形成的图像而显示一个彩色图像。
另外，光学挡块87可以位于颜色分离单元70中，使第一彩色光组LA包括第一彩色光L1，第二彩色光组LB包括第二至第四彩色光束L2，L3和L4，或者第一彩色光组LA包括第一至第三彩色光束L1，L2和L3，第二彩色光组LB只包括第四彩色光束L4。在这种情况下，通过利用两个光阀显示图像时，每个光阀产生一个彩色光或者三个彩色光束的图像。通过在屏幕上混合由各个光阀形成的图像而显示彩色图像。在这种情况下，通过利用两个光阀显示图像时，每个光阀产生一个彩色光和三个彩色光束的图像，并且在屏幕上混合由各个光阀形成的图像，从而显示一个彩色图像。
当利用光学挡块87增大第一彩色光组LA的光束与第二彩色光组LB的光束之间的间距时，如下所述，第一和第二彩色光组LA和LB的光束朝着单个滚动单元100在图7中的至少两个有效区域A和B行进，或者朝着不同螺旋透镜盘100在图15中的有效区域C和D行进，以避开螺旋透镜盘在图8中的驱动源105的位置。
这样，通过在反射第一和第二彩色光组LA和LB的光束的分色镜表面之间安放光学挡块87来适当地设置第一和第二彩色光组LA和LB的光束之间的间距，可以使入射到滚动单元100的有效区域A和B上的光量达到最大，从而提高光的使用效率。
在图3至5中，为了使第一和第二彩色光组LA和LB的光束具有不同的偏振，将偏振转换器88设置在反射第一彩色光组LA中包含的彩色光的分色镜表面和反射第二彩色光组LB中包含的彩色光的分色镜表面之间，例如第二分色镜表面82和第三分色镜表面84之间。
在这种情况下，偏振转换器88靠近光学挡块87安放。半波片可以配置为偏振转换器88，当第一彩色光组LA中包含的彩色光束例如具有S偏振时，偏振转换器使第二彩色光组LB中包含的彩色光束例如具有P偏振。
当提供光学挡块87和偏振转换器88时，具有一种偏振的第一彩色光组LA的光束和具有另一种偏振的第二彩色光组LB的光束从颜色分离单元70射出，并且彼此分开。
在图3至5中，根据本发明优选实施例的颜色分离单元70包括单个的偏振转换器，使第一和第二彩色光组LA和LB的光束具有不同的偏振。但是，偏振转换器的位置和数量可以改变。
例如，当起半波片作用的偏振转换器设置在第一和第二分色镜表面80和82之间，第二和第三分色镜表面82和84之间，以及第三和第四分色镜表面84和86之间时，假定由第一分色镜表面80反射的第一彩色光L1具有S偏振，那么由第二分色镜表面82反射的第二彩色光L2具有P偏振，由第三分色镜表面84反射的第三彩色光L3具有S偏振，由第四分色镜表面86反射的第四彩色光L4具有P偏振。
当颜色分离单元70包括三个偏振转换器，并且第一和第二彩色光组LA和LB的每一个都包括两个彩色光束时，第一彩色光组LA中包含的两个彩色光束的偏振互不相同。同样，第二彩色光组LB中包含的两个彩色光束的偏振互不相同。
在另一个优选实施例中，偏振转换器88可以安放在由分色镜表面分离的至少一个彩色光束的行进路径上。
在细节上，根据本发明的彩色照明系统可以包括在其射出表面的一部分区域上具有偏振转换器88a和88b的颜色分离单元70’，如图6所示，用以代替具有设置在分色镜表面之间的偏振转换器88的颜色分离单元70。
图6示出根据本发明另一优选实施例的颜色分离单元70’。参考图6，颜色分离单元70’可以包括在第三和第四彩色光束L3和L4的射出表面上的偏振转换器88a和88b，也就是说第三和第四分色镜表面84和86反射的第二彩色光组LB的光束。用于第三彩色光束L3的半波片配置为偏振转换器88a而用于第四彩色光束L4的半波片配置为偏振转换器88b。
这里，在图6中，示出分开设置的偏振转换器88a和88b。可以在第二彩色光组LB的光束的射出表面上设有单一的偏振转换器，来代替分开的偏振转换器88a和88b。
在图6中，偏振转换器88a和88b与颜色分离单元70’整体形成。但是，偏振转换器88a和88b也可以在预定彩色光束的行进路径上离开颜色分离单元70’的杆式结构而设置，所述预定彩色光束例如第三和第四彩色光束L3和L4。
在根据本发明的颜色分离单元中的偏振转换器可以设置在分色镜表面之间、在射出分离的彩色光束的射出表面的部分区域中，以及在分离的彩色光束之一的行进路径上的任何位置处。
这里，上面描述的是将光学挡块87置于颜色分离单元70或70’的分色镜表面之间以分开第一和第二彩色光组LA和LB的光束的情况。但是本发明并不限于此。也就是说，可以在颜色分离单元70或70’的输出部分提供用于分离第一和第二彩色光组LA和LB的光束的光束分离光学设备(未示出)，来代替光学挡块87。
并且，在上述描述中，尽管彩色光束被分成两个彩色光组，即第一和第二彩色光组LA和LB，但是本发明并不限于此。彩色光组的数量可以分成三个或更多，并且可以入射到滚动单元100的三个或更多有效区域上。在这种情况下，至少两个彩色光组具有相同的偏振。
在下面的描述中，为了便于解释和说明，假定根据本发明的彩色照明系统包括颜色分离单元70，如图3和5中所示。
根据本发明优选实施例的彩色照明系统进一步包括在第一至第四彩色光束L1，L2，L3，和L4中每一个的光路上的中继透镜89，所述彩色光束由颜色分离单元70分开并从其射出。中继透镜89会聚第一至第四彩色光束L1，L2，L3，和L4中的每一个以便具有预定的发散角，并优选面向第一至第四分色棱镜79，81，83和85中的每一个射出表面而设置。
由颜色分离单元70分开的第一至第四彩色光束L1，L2，L3，和L4可以通过中继透镜89还原为与光源60发射出的光具有相同的光束直径和发散角。
为了提高光利用效率，根据本发明优选实施例的彩色照明系统进一步包括位于颜色分离单元70输入端的偏振转换系统(PCS)72，以便将光源60发射出的光与偏振光束对准，并将其输入到颜色分离单元70。
参考图5，偏振转换系统72可以包括一个偏振分离元件(polarizationseparating member)73，该元件透射光源60透射光的大部分第一偏振光束，例如，P偏振光束，而反射大部分垂直于第一偏振光束的第二偏振光束，例如S偏振光束，该系统还包括将偏振分离元件73反射的第二偏振光束全部反射使其平行于第一偏振光束行进的反射元件75，以及半波片77，该半波片设置在第一和第二偏振光束之一的行进路径上，例如设置在第二偏振光束的行进路径上，从而使第二偏振光束与第一偏振光束，例如P偏振光束具有相同的偏振。
可以提供反射第二偏振光束，例如S偏振光束的偏振分离元件来代替反射元件75。半波片77置于第一偏振光束的行进路径上，使第一和第二偏振光束具有例如S偏振。
根据图5所示具有上述构造的偏振转换系统72，由于入射光束沿垂直轴分开，因此沿着垂直轴的光束直径是双倍的，并且在垂直轴下端部的光束的偏振通过半波片77改变，使入射到颜色分离单元70上的光束具有相同的偏振。在上端和下端的光束的偏振可以根据使用目的而互不相同。
由于从光源60发射出的未偏振白色光束通过偏振转换系统72变为具有相同偏振的白色光束而入射到颜色分离单元70中，因此即使当LCD器件用作如后面所述的光阀时，也可以提高光利用效率。
偏振转换系统72和中继透镜89可以结合到颜色分离单元70中。准直透镜71也可以相对于在颜色分离单元70之间插入的偏振转换系统72而结合到颜色分离单元70中。
参考图3，7和8，滚动单元100具有至少一个透镜元件(lens cell)101a，所述元件形成为将其旋转运动转变为镜头阵列的线性运动。滚动单元100可以形成为圆盘式结构。
参考图7，滚动单元100可以包括具有至少一个透镜元件101a的第一螺旋形透镜盘101。并且，具有与第一螺旋形透镜盘101相同结构的第二螺旋形透镜盘103设置为沿着光行进方向离开第一螺旋形透镜盘101一段预定距离，从而校正已经穿过第一螺旋形透镜盘101的第一和第二彩色光组LA和LB中每个彩色光束的发散角。
并且，可控制从滚动单元101射出光束的发散角的玻璃棒111进一步设置在第一螺旋形透镜盘101和第二螺旋形透镜盘103之间的光路上。因此，通过在第一螺旋形透镜盘101中配置玻璃棒111，会聚在第一螺旋形透镜盘101中每个元件上的光束可以没有发散地传输到第二螺旋形透镜盘103。
滚动单元100的第一和第二螺旋形透镜盘101和103通过支架(bracket)107支撑而设置在光路中，并通过在第一螺旋形透镜盘101中部配置的驱动部分而旋转。
在图3，8和9中，滚动单元100包括两个螺旋形透镜盘101和103，以及置于其间的玻璃棒111，其中滚动单元100可以具有单一的螺旋形透镜盘结构。
并且，这里示出滚动单元100形成为圆盘式的实例。滚动单元100的形状可以具有带形成的透镜元件的各种结构，将滚动单元的旋转运动转变为镜头阵列的线性运动。例如，滚动单元具有圆柱形，其中透镜元件在其外圆周面形成，从而使其旋转运动可以转变为镜头阵列的线性运动。
优选地，透镜元件101a形成为螺旋形。在图7和8中，滚动单元100包括多个透镜元件101a。这里，透镜元件101a以相同的间隔形成，并且透镜元件101a的截面形状优选是相同的。
例如，透镜元件101a的截面形状优选是圆柱形的透镜元件。另外，透镜元件101a可以由衍射光学设备或者全息光学元件形成。滚动单元100的每个透镜元件101a起聚光透镜的作用。
根据本发明的彩色照明系统优选进一步包括在滚动单元100之前或之后的多个柱面透镜95a和95b，97a和97b，131和132。
柱面透镜95a和95b置于第一彩色光组LA的光束的行进路径上。柱面透镜95a和95b通过沿一个方向会聚第一彩色光组LA的入射光束，并具有沿另一方向线性透射的光来校正光束的形状。因此，具有与图7中虚线表示的有效区域A的形状相对应的光束入射到滚动单元100上。
同样，柱面透镜97a和97b置于第二彩色光组LB的光束的行进路径上。柱面透镜97a和97b通过沿一个方向会聚第二彩色光组LB的入射光束，并具有沿另一方向线性透射的光来校正光束的形状。因此，具有与图7中虚线表示的有效区域B的形状相对应的光束入射到滚动单元100上。
并且，柱面透镜131修正穿过滚动单元100的有效区域A且由后面描述的蝇眼镜头阵列121分开的第一彩色光组LA的光束形状。柱面透镜132修正穿过滚动单元100的有效区域B且由后面描述的蝇眼镜头阵列123分开的第二彩色光组LB的光束形状。
图9示出通过一对柱面透镜95a和131或者97a和132的水平轴光线跟踪。
如图7所示，穿过柱面透镜95a和95b以及柱面透镜97a和97b的第一和第二彩色光组LA和LB的光束彼此分开地入射到滚动单元100的第一螺旋形透镜盘101上。有效区域A和B分别具有矩形形状，并在该处辐射第一和第二彩色光组LA和LB的光束。
滚动单元100通过旋转操作周期性地滚动由颜色分离单元70分离的彩色光束。滚动操作在下面的圆盘式滚动单元100以预定速度顺时针旋转的例子中说明。
当通过颜色分离单元70分离的第一彩色光组LA的光束穿过柱面透镜95a和95b，然后穿过有效区域A时，该光束经历光束校正。并且，当通过颜色分离单元70分离的第二彩色光组LB的光束穿过柱面透镜97a和97b，然后穿过有效区域B时，该光束经历光束校正。
当从有效区域A的位置观察时，每个透镜元件101a阵列看起来是多个线性排列的柱面透镜。由于透镜元件101a阵列按螺旋形形成，因此可以得到柱面透镜相对于滚动单元101的旋转连续从内圆周向外圆周移动的效果。这样，入射到有效区域A上的第一彩色光组LA的彩色光束从内圆周滚动到外圆周。
并且，根据相同的原理，第二彩色光组LB的彩色光束在有效区域B中滚动。但是，第一和第二彩色光组LA和LB的彩色光束在各自的有效区域A和B中的滚动方向彼此相反。
在根据本发明的彩色照明系统中，考虑到色带形状和第一彩色光组LA的光束的焦点位置，在已经穿过滚动单元100的第一彩色光组LA的光束的光路上进一步配置蝇眼镜头阵列121，柱面透镜131和中继透镜133。并且，考虑到色带形状和第二彩色光组LB的焦点位置，在已经穿过滚动单元100的第二彩色光组LB的光束的光路上进一步配置蝇眼镜头阵列123，柱面透镜132和中继透镜135。
蝇眼镜头阵列121设置在已经穿过第二螺旋形透镜盘103的第一彩色光组LA的光束的光路上，使已经穿过滚动单元100的第一彩色光组LA的光束在不同的区域形成色带。为此，蝇眼镜头阵列121包括二维阵列形式的第一和第二蝇眼镜头阵列121a和121b，它们带有多个在其入射面和/或出射面上形成的凸面部分。第一和第二蝇眼镜头阵列121a和121b彼此接近设置。第一蝇眼镜头阵列121a优选置于第二螺旋形透镜盘103的焦平面上。第一和第二蝇眼镜头阵列121a和121b中每一个的凸面部分形成为与有效区域A中第一和第二螺旋形透镜盘101和103的透镜元件101a阵列一一对应。
这样，由滚动单元100滚动的属于第一彩色光组LA的光束透射过第一和第二蝇眼镜头阵列121a和121b，并根据各个彩色光束会聚在不同的位置，这样形成各种颜色，例如青色和蓝色分开的色带。
蝇眼镜头阵列123设置在从第二螺旋形透镜盘103射出的第二彩色光组LB的光束的光路上，使已经穿过滚动单元100的第二彩色光组LB的光束在不同的区域形成色带。为此，蝇眼镜头阵列123包括二维阵列形式的第一和第二蝇眼镜头阵列123a和123b，它们带有多个在其入射面和/或出射面上形成的凸面部分。第一和第二蝇眼镜头阵列123a和123b彼此邻近设置。第一蝇眼镜头阵列123a优选置于第二螺旋形透镜盘103的焦平面上。并且，第一和第二蝇眼镜头阵列123a和123b中每一个的凸面部分形成为与有效区域B中第一和第二螺旋形透镜盘101和103的透镜元件101a阵列一一对应。
这样，由滚动单元100滚动且属于第二彩色光组LB的彩色光束在透射过第一和第二蝇眼透镜123a和123b时根据每种颜色会聚在不同的位置，以形成分开颜色的色带，例如红色和绿色的色带。
柱面透镜131校正属于第一彩色光组LA的彩色光束的形状，所述光束已经透射过第一螺旋形透镜盘101的有效区域A并由蝇眼透镜121根据每种颜色进行会聚。
柱面透镜132校正属于第二彩色光组LB的彩色光束的形状，所述光束已经透射过第一螺旋形透镜盘101的有效区域B并由蝇眼透镜123根据每种颜色进行会聚。
中继透镜133和135将已经穿过蝇眼镜头阵列121和123的第一和第二彩色光组LA和LB的光束透射到预定位置，例如光阀的位置。中继透镜133和135使得由蝇眼镜头阵列121和123形成的色带聚焦在预定位置，即，光阀上。
这里，蝇眼镜头阵列121和123，柱面透镜131和132，以及中继透镜133和135中每一个都可以由单一器件结构形成，以便共同应用于第一和第二彩色光组LA和LB的光束，来代替分别地设置在第一和第二彩色光组LA和LB的光束的行进路径上。
根据本发明优选实施例且具有上述结构的彩色照明系统的操作随图3至5，和图7至9中所示光学结构在下面描述。
从光源60发射出的白色光束通过第一准直透镜71会聚成为平行光束或者接近平行光束的发散光束，同时缩小了光束直径。白色光束通过偏振转换系统72变为具有一种偏振，并输入到杆式颜色分离单元70。
输入到颜色分离单元70的白色光束分成第一至第四彩色光束L1，L2，L3，和L4。包括第一和第二彩色光束L1和L2的第一彩色光组LA以及包括第三和第四彩色光束L3和L4的第二彩色光组LB通过颜色分离单元70的光学挡块87而彼此分开，从而避开设置驱动源105的这一区域，可在第一螺旋形透镜盘101的有效区域A和B中辐射第一和第二彩色光组LA和LB的光束。通过置于第二分色镜表面82和第三分色镜表面84之间的偏振转换器88使第一和第二彩色光组LA和LB的光束变为具有彼此不同的偏振。
从颜色分离单元70射出，并通过中继透镜89a，89b，89c和89d还原为与光源60发射出的光束具有相同发散角和光束直径的第一和第二彩色光组LA和LB的光束通过柱面透镜95a，95b，97a和97b整形为预定形状，然后入射到第一螺旋形透镜盘101的有效区域A和B上。
滚动单元100由驱动源105旋转，使入射到有效区域A和B上的第一和第二彩色光组LA和LB的光束通过滚动单元100的旋转而滚动。滚动的光通过透镜元件101a阵列会聚，并根据每种颜色分成不同的光路。分开的光束穿过蝇眼镜头阵列121和123，柱面透镜131和132，以及中继透镜133和135，并在分开的预定位置处形成色带。
关于已经穿过有效区域A的第一彩色光组LA的光束而形成的青色和蓝色色带例如从附图的上侧向下侧滚动。关于已经穿过有效区域B的第二彩色光组LB的光束而形成的红色和绿色色带例如从附图的上侧向下侧滚动。即，穿过有效区域A的第一彩色光组LA的光束和穿过有效区域B的第二彩色光组LB的光束沿相反的方向滚动。
图10示出根据本发明另一优选实施例的彩色照明系统。除了杆式颜色分离单元170之外的光学结构基本上与根据图3至9所示本发明上述优选实施例的彩色照明系统相同或相似。这样，省略与在前的优选实施例具有相同或相似功能的任何光学部件。
参考图10，在根据本发明另一优选实施例的彩色照明系统中，杆式颜色分离单元170特别将光源60射出的白色光束分成在两个彩色光组中的六个彩色光束。
杆式颜色分离单元170包括反射特定彩色光束的六个分色镜表面172，174，176，178，180和182。如图9所示，颜色分离单元170包括具有分色镜表面172，174，176，178，180和182的第一至第六分色棱镜171，173，175，177，179和181，它们形成杆式结构。中继透镜189设置在第一至第六分色棱镜171，173，175，177，179和181中每一个的输出端。中继透镜189与图3的中继透镜89基本上相同。
从靠近光源60的这端设置第一至第六分色棱镜171，173，175，177，179和181的分色镜表面172，174，176，178，180和182，以便分别反射例如蓝色光束B，青色光束C，品红光束M，红色光束R，绿色光束G和黄色光束Y。
如图10所示，例如，光学挡块87可以置于分色镜表面176和分色镜表面178之间，使蓝色光束B，青色光束C和品红光束M包含在第一彩色光组LA中，而红色光束R，绿色光束G，和黄色光束Y包含在第二彩色光组LB中。并且，如图10所示，例如，偏振转换器88可以配置在颜色分离单元170中，使包含在第一和第二彩色光组LA和LB中的光束具有不同的偏振。
如图10所示，当偏振转换器88配置在颜色分离单元170中时，第一和第二彩色光组LA和LB中的光束具有不同的偏振。偏振转换器88的数量和位置可以如上所述改变。
包含在第一和第二彩色光组LA和LB中的彩色光束的数量可以在一定范围内改变，从而使第一和第二彩色光组LA和LB中之一包含至少一种彩色光，第一和第二彩色光组LA和LB中另一个包含至少一种彩色光。
如图10所示，当第一彩色光组LA包括蓝色光束B，青色光束C和品红光束M，以及第二彩色光组LB包括红色光束R，绿色光束G和黄色光束Y，第一和第二彩色光组LA和LB被适当地彼此分开，并且第一和第二彩色光组LA和LB的光束辐射到第一螺旋形透镜盘101的图5的有效区域A和B中时，通过滚动单元100的滚动使关于包含在第一彩色光组LA中的彩色光束而形成的色带与关于包含在第二彩色光组LB中的彩色光束而形成的色带沿相反的方向滚动。
除了上述优选实施例以外，根据本发明的颜色分离单元和具有该颜色分离单元的彩色照明系统可以进行各种改变，从而只要光学系统的聚光本领允许就能够驱动多通道，如五个彩色光束滚动，例如在各个彩色光组中包括两个彩色光束和三个彩色光束，还有七个彩色光束滚动和八个彩色光束滚动，这些均构成两个彩色光组。
在根据本发明的颜色分离单元和具有该颜色分离单元的彩色照明系统中，入射的白色光束可以分成三个彩色光束，其中两个彩色光束包含在一个彩色光组中，一个彩色光包含在另一个彩色光组中。并且，颜色分离单元可以包括三个分色镜表面，一个光学挡块和至少一个偏振转换器，使一种彩色光束和其他彩色光束具有不同的偏振。这样，白色光束可以分成在两个彩色光组中的三个彩色光束，并滚动这两个彩色光组中的光束。
在上面的描述和说明中，根据本发明的彩色照明系统包括单一的螺旋形透镜盘，两个彩色光组中的光束向相反的方向滚动。但是，如关于图14的投影型图像显示装置的下面描述中所知，将一对螺旋形透镜盘彼此平行地设置来滚动两个彩色光组中的每个光束，从而使两个彩色光组中的光束可以沿同一方向滚动，所述投影型图像显示装置采用根据本发明的彩色照明系统。
并且，如关于图16的投影型图像显示装置的下面描述中可知，所述图像显示装置使用根据本发明的彩色照明系统，可以对根据本发明的彩色照明系统进行配置，以增大光的强度，从而使来自两个独立光源的光束通过采用单一的颜色分离单元而分成两个彩色光组，并且由偏振光分束器进行合并，从而使光束通过每个光阀进行调制。
在下文，详细描述具有根据本发明的彩色照明系统的投影型图像显示装置的优选实施例。
如图11，12，14和16所示，根据本发明的投影型图像显示装置包括具有如上所述的多种结构的彩色照明系统，该系统采用根据本发明的颜色分离单元将入射的白色光束分成多个彩色光束，优选分成四个或更多彩色光束，并辐射分离的彩色光束，所述彩色照明系统还包括至少一个光阀157和159，用以根据输入图像信号通过控制辐射的彩色光束来形成以像素为单位的图像。由光阀157和159产生的图像通过投影透镜单元270放大，并投射到屏幕280上。
参考图11，根据本发明第一优选实施例的图像显示装置包括辐射多个分开的彩色光，进一步优选地是四个或更多分开的彩色光束的彩色照明系统，根据输入图像信号通过控制辐射的彩色光束而形成以像素为单位的图像的第一和第二光阀157和159，以及合成第一和第二光阀157和159产生的图像从而使合成图像朝投影透镜单元270行进的图像合成器150。并且，优选地，根据本发明优选实施例的图像显示装置进一步包括光学单元140，其用于合并第一和第二彩色光组LA和LB的光束的行进路径。
根据本发明不同优选实施例的彩色照明系统可以用作彩色照明系统。图11示出彩色照明系统具有图3至10中光学结构的情况。在图11中，参考数字300代表颜色分离单元。颜色分离系统300包括根据本发明的颜色分离单元，中继透镜89和偏振转换系统72和73，该颜色分离系统将光源60发射出的白色光束分成多个彩色光束，优选分成四个彩色光束，使两个彩色光组LA和LB彼此分开，并且两个组合中的每一个都具有至少一个分开的彩色光束。
构成根据本发明的颜色分离单元的分色镜表面的数量，两个彩色光组的分开结构，对应于分色镜表面的数量而提供的中继透镜89的数量和/或产生分离的彩色光的两类偏振的至少一个偏振转换器的布置可以进行各种变化。这样，为了在根据具有本发明彩色照明系统的当前和其他优选实施例的投影型图像显示装置中包括所有这些变化，含有颜色分离单元，中继透镜和偏振转换系统的结构简单表示为颜色分离单元300。
光学单元140包括第一反射面141，该第一反射面反射第一和第二彩色光组LA和LB中之一的光束，和第二反射面143，该第二反射面选择性地透射和反射由第一反射面141反射的一个彩色光组中的光束和另一彩色光组中的光束，以合成透射和反射的光束。
当彩色照明系统的颜色分离系统300发射出的第一和第二彩色光组LA和LB的光束的偏振互不相同时，第一和第二反射面141和143优选是偏振光分束器(plarizing beam splitter)表面，从而使第一反射面141完全反射第二彩色光组LB的光束，第二反射面143反射第二彩色光组LB的光束并透射第一彩色光组LA的光束。
如图11所示，由于在穿过光学单元140的第一和第二彩色光组LA和LB的光束的光程长度之间存在差异，因此优选配置中继透镜133和135来校正光程长度之差。
即，如图11所示，穿过光学单元140的第一和第二彩色光组LA和LB的光束的光程长度之差可以通过调整中继透镜133和135的最佳排列位置而进行补偿。即，当通过适当地设置中继透镜133和135而校正光程长度之差时，由中继透镜133和135会聚的第一和第二彩色光组LA和LB的光束的焦点位置变为相同。
第一和第二彩色光组LA和LB的行进路径由光学单元140合并，这两个彩色光组穿过图像合成器150，并辐射到第一和第二光阀157和159上。
例如，第一彩色光组LA的光束由偏振光分束器151反射而辐射到第一光阀157上，而第二彩色光组LB的光束由偏振光分束器151透射而辐射到第二光阀159上。在这种情况下，第一光阀157形成关于第一彩色光组LA的彩色光束的彩色图像，而第二光阀159形成关于第二彩色光组LB的彩色光束的彩色图像。
例如，当第一彩色光组LA包括青色光束C和蓝色光束B而第二彩色光组LB包括红色光束R和绿色光束G时，第一光阀157根据用于形成蓝色和青色图像的B和C信号处理来形成青色和蓝色图像，第二光阀159根据用于形成红色和绿色图像的R和G信号处理来形成红色和绿色图像。
青色光束C和蓝色光束B以色带的形式辐射到第一光阀157上，并根据第一螺旋形透镜盘101的旋转而滚动。红色光束R和绿色光束G以色带的形式辐射到第二光阀159上，并根据第一螺旋形透镜盘101的旋转而滚动。每种颜色的彩色图像通过在利用滚动操作移动每种颜色的色带的同时处理关于第一和第二光阀157和159的每个像素的图像信息而形成。
第一和第二光阀157和159置于形成滚动色带的位置处。优选地，反射光阀，例如反射LCD器件配置为第一和第二光阀157和159。反射LCD器件反射入射光束，并根据以像素为单位的图像信号来改变其偏振。
当反射型LCD器件用作第一和第二光阀157和159时，由于通过以像素为单位的光束的偏振变化来表示图像的产生，因此由第一和第二光阀157和159产生的图像通过图像合成器150进行合成，所述图像合成器包括偏振光分束器151和起四分之一波片作用的一对波片153和155。
假定从光学单元140输出并输入到图像合成器150中的第一和第二彩色光组LA和LB的光束分别具有S偏振和P偏振，并假定图像合成器150的偏振光分束器151反射S偏振并透射P偏振。
在这种情况下，具有S偏振的第一彩色光组LA的光束被偏振光分束器151反射。光的偏振通过波片153基本上变为圆偏振，并会聚到第一光阀157上。在由第一光阀157根据以像素为单位的图像信号调制(改变偏振)并反射的光中，仅仅在光束穿过波片153时其偏振变为P偏振的光透射过偏振光分束器151，朝投影透镜单元270行进。
具有P偏振的第二彩色光组LB的光束透射过偏振光分束器151。光的偏振通过波片155基本上变为圆偏振，并会聚到第二光阀159上。在由第二光阀159根据以像素为单位的图像信号调制(改变偏振)并反射的光中，仅仅在光束穿过波片155时其偏振变为S偏振的光被偏振光分束器151反射，并朝投影透镜单元270行进。
这样，由第一和第二光阀157和159根据图像信号调制的光被合成，同时穿过图像合成器150的各个波片153和155以及偏振光分束器151，并由投影透镜系统270投射到屏幕280上。
在图13中，图像合成器150由偏振光分束器151以及波片153和155组成。图像合成器150的结构可根据反射型LCD器件的特性改变，所述LCD器件用作根据本发明的图像显示装置中的第一和第二光阀157和159。例如，反射型LCD器件通过将S偏振的第一彩色光组LA的光束变为P偏振光束的等级而产生图像，当这种LCD器件用作第一光阀157时，不需要使用波片153。同样，反射型LCD器件通过将P偏振的第二彩色光组LB的光束变为S偏振光束的等级而产生图像，当这种LCD器件用作第二光阀159时，不需要使用波片155。也就是说，由于用作第一和第二光阀157和159的反射型LCD器件的特性，图像合成器150可以不需要波片153和155。
投影透镜单元270置于图像合成器150和屏幕280之间，以便放大并向屏幕280投射入射图像。
如图11所示，当第一和第二彩色光组LA和LB的光束辐射到滚动单元100的两个有效区域A和B中并向相反方向滚动，且光学单元140简单地合并光路而不用翻转滚动方向时，由于辐射到第一和第二光阀157和159的色带的滚动方向彼此相反，因此考虑到滚动方向的不同而产生每种颜色的图像。
如上所述，在采用根据本发明当前优选实施例的彩色照明系统的投影型图像显示装置中，由于将四个彩色光束例如分成P偏振彩色光组和S偏振彩色光组而使两个彩色光束透射到两个反射型光阀，因此可以减小由彩色光分离引起的聚光本领负担(burden)。并且，由于各个彩色光束通过滚动单元100的旋转而滚动并在屏幕上混合，因此光在使用中的效率加倍。此外，由于两个彩色光束在滚动单元100的两个有效区域A和B的每一个中滚动，因此可以体现紧凑的彩色照明系统和紧凑的图像显示装置。
在根据本发明当前优选实施例的投影型图像显示装置中，由于使用两个反射型光阀157和159，因此可以将各个彩色光成分变为具有所希望的偏振。并且，由于相对于偏振和平行光束中的每一个进行彩色光分离(其中入射角为零)，因此颜色分离单元可以很容易地制造并且可以相应提高色纯度。
图12示出根据本发明第二优选实施例的投影型图像显示装置。在根据本发明第二优选实施例的投影型图像显示装置中，第一和第二彩色光组LA和LB的光束辐射到滚动单元100的两个有效区域A和B中，并向相反的方向滚动。光学单元240例如改变第二彩色光组LB的光束的滚动方向，使第一和第二彩色光组LA和LB的光束的滚动方向相同，并且合并第一和第二彩色光组LA和LB的光束的行进路径。
光学单元可以是改变滚动方向的滚动变化棱镜，因此透射过滚动单元100以及第一和第二有效区域A和B中每一个的光束的滚动方向相同。
滚动方向棱镜240优选通过反射过程翻转关于第一和第二彩色光组LA和LB中之一的光束的色带滚动方向来改变滚动方向，并且通过选择性地透射和反射由反射过程改变滚动的该彩色光组的光束和其他彩色光组的光束来合并第一和第二彩色光组LA和LB的光束的行进路径。
滚动方向透镜240优选具有阿米奇(Amichi)棱镜的形状。
参考图13，具有阿米奇(Amichi)棱镜形状的滚动方向棱镜240包括入射面241，出射面247，彼此以直角设置并从入射面241朝出射面247倾斜θ角的反射面243a和243b，以及反射通过反射面243a和243b反射的光从而使光朝出射面247行进的反射表面245。
这样，当具有如箭头所指滚动方向的光通过入射面241入射时，此时入射光的向上/向下方向不变，入射光经过反射面243a和243b朝反射面245行进，反射面243b设置为倾斜θ角。
入射光的左/右方向通过反射面243a和243b改变。即，入射到反射面243a的光反射而朝向反射面243b行进。然后，由反射面243b反射的光再次朝反射面245行进。同样，入射到反射面243b的光由反射面243a反射，并朝反射面245行进。这样，如图上箭头所指改变滚动方向。
反射面245设置在滚动方向棱镜240的一个表面上，来反射以改变的滚动方向入射的一个彩色光组的光束，并透射另一个彩色光组的光束。这样，可以合并透过有效区域A和B的第一和第二彩色光组LA和LB的光束的光路。
当第一和第二彩色光组LA和LB的光束具有不同的偏振时，反射面245优选形成为偏振光分束器表面，以便根据偏振方向选择性地透射或反射入射光。
在这种情况下，例如，具有P偏振的第二彩色光组LB的光束的滚动方向由反射面243a和243b改变，光束行进到反射面245，并由此反射。同时，具有S偏振的第一彩色光组LA的光束透过反射面245，沿着与第二彩色光组LB的光束相同的方向行进。滚动方向棱镜240可以具有五棱镜形。
当滚动方向棱镜240配置作为光学单元240以合并第一和第二彩色光组LA和LB的光束的光路时，辐射到第一和第二光阀157和159的色带的滚动方向相同。因此，在这种情况下，由于不需要考虑滚动方向的不同，因此驱动屏幕更加容易。
图14示出根据本发明第三优选实施例的投影型图像显示装置。与根据本发明第一优选实施例的图像显示装置相比，根据本发明第三优选实施例的图像显示装置特别包括彼此平行设置的一对滚动单元100a和100b，以滚动第一和第二彩色光组LA和LB的光束。图15示出第一和第二彩色光组LA和LB的光束的入射区域和滚动方向，所述光束入射到这一对滚动单元100a和100b的每个第一螺旋形透镜盘101上。在图15中，参考字母C和D分别代表第一和第二彩色光组LA和LB的光束入射到其上的有效区域。在图14和15中，与上述优选实施例具有相同或相似功能的光学元件具有相同的参考数字，这里省略其详细描述。
除了玻璃棒111，滚动单元100a和100b与上面优选实施例中的滚动单元100基本上具有相同的结构。参考图15，当使用滚动单元100a和100b时，滚动单元100a和100b的每一个都具有玻璃棒111，该玻璃棒设置在第一和第二彩色光组LA和LB的每个行进路径上，且位于第一和第二螺旋形透镜盘101和103之间。这样，滚动单元100a和100b的每一个只有一个玻璃棒111，不像滚动单元100具有两个玻璃棒111。
如图14和15所示，通过提供一对滚动单元100，第一和第二彩色光组LA和LB的光束可以被独立地驱动和滚动，两个滚动单元100的旋转方向可以独立控制，使第一和第二彩色光组LA和LB的光束的滚动方向相同是可能的。
当第一和第二彩色光组LA和LB的光束入射的有效区域C和D是第一螺旋形透镜盘101上彼此接近的区域时，如图15所示，并且滚动单元100向相反的方向旋转时，第一和第二彩色光组LA和LB的光束的滚动方向可以成为相同的。
在图15中，滚动单元100a逆时针方向旋转，使有效区域C中的多个柱面透镜从滚动单元100a的外圆周连续移动到其内圆周。滚动单元100b顺时针方向旋转，使有效区域D中的多个柱面透镜从滚动单元100b的内圆周连续移动到其外圆周。通过使两个滚动单元100a和100b的旋转方向变为彼此相反，可以使滚动方向翻转。
当通过不同的滚动单元100a和100b滚动第一和第二彩色光组LA和LB的光束时，滚动方向相同，从而使第一和第二彩色光组LA和LB的色带的滚动方向相同。
这里，由于使用两个滚动单元100a和100b，因此如图14所示，优选使两个滚动单元100a和100b的驱动，在第一光阀157中产生例如蓝色和青色图像的B和C信号处理，以及在第二光阀159中产生例如红色和绿色图像的R和G信号处理同步进行。
尽管图14示出根据第三优选实施例的图像显示装置包括与本发明第一优选实施例相同的光学单元140的例子，但是也可以包括根据本发明第二优选实施例的图像显示装置的光学单元，即滚动变化棱镜240来代替光学单元140。
在上面描述和附图中，描述了根据本发明的投影型图像显示装置并示出具有单一光源。如图16所示，根据本发明的投影型图像显示装置优选包括将光辐射到位于颜色分离单元500两端的输入端的一对光源60和一对准直透镜71，使光可以从颜色分离单元500的两侧输入。在这种情况下，颜色分离单元500优选包括偏振转换系统和多个设置在颜色分离单元两侧输入端的多个中继透镜。
颜色分离单元包括将光源60之一射出的光分成多个彩色光束的多个第一分色镜表面以及将另一光源60射出的光分成多个彩色光束的多个第二分色镜表面。第一和第二分色镜表面的设置方向彼此相反，光学挡块配置在第一和第二分色镜表面之间。
由于颜色分离单元500的结构可以从上面描述中充分地设想，因此省略其详细描述和图解说明。
根据本发明第四优选实施例的投影型图像显示装置可以包括与根据本发明第一至第三优选实施例的图像显示装置之一相同的光学结构，除了该装置包括一对光源，一对准直透镜，和颜色分离单元500。在图16中，示出采用根据本发明第二优选实施例的图像显示装置的光学结构的例子。
如图16所示，通过采用单个颜色分离单元将两个独立光源60的光束分成两个彩色光组，并由图像合成器150合成，该光束由第一和第二光阀157和159调制，从而使该光的强度成为双倍。
尽管已经参考优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该知道可以进行不背离附加权利要求所限定的本发明的精神和范围的各种形式上和细节上的改变。
如上所述，在彩色照明系统和根据本发明采用该彩色照明系统的投影型图像显示装置中，如图17所示，颜色分离单元配置成使分离的彩色光束入射到滚动单元100的同一有效区域，而不是将光源射出的光束分成两个光学组合LA和LB，其余光学系统相应于此进行配置。
图17示意性地示出根据本发明再一优选实施例的彩色照明系统的光学结构。图18示意性地示出采用图17中彩色照明系统的根据本发明第五优选实施例的投影型图像显示装置的光学结构。
在图17中，彩色照明系统包括将光源60射出光束分成多个彩色光束即3至8个彩色光束的颜色分离单元600，和体现颜色滚动的滚动单元700。这里，与上述优选实施例具有相同或相似功能的元件用相同的参考数字表示，因此这里省略了其详细描述。
颜色分离单元600优选配置为将光源60发射出的白色光束分成四个或更多个彩色光束。
与上述优选实施例中的颜色分离单元70，70’或170相比，颜色分离单元600没有用于分开彩色光束的光学挡块，但其他部件与在前优选实施例的颜色分离单元70，70’或170基本上相同。
例如，如图17所示，颜色分离单元600形成杆式单体，并包括分别具有用于反射不同彩色光束的第一至第四分色镜表面80，82，84和86的第一至第四分色棱镜79，81，83和85，以及至少一个偏振转换器88，该偏振转换器使通过第一至第四分色镜表面80，82，84和86分开的彩色光束中的至少一个彩色光束与其他彩色光束具有不同的偏振。
在图17和18中，单个偏振转换器88置于第二和第三反射面82和84之间。如图6中所示颜色分离单元70，偏振转换器88可以置于通过颜色分离单元600分开的彩色光束的行进路径上，例如在颜色分离单元600出射面的一部分中。
图17和18示出颜色分离单元600有四个分色镜表面的例子。如上所述，分色镜表面的数量可以根据要分离的彩色光束的数量来改变。偏振转换器88的数量及其设置也可以改变。
滚动单元700可以包括类似于根据图3，7和8描述的滚动单元100的第一和第二螺旋形透镜盘101和103。
在根据当前优选实施例的图像显示装置中，不像上述优选实施例那样，由于没有将彩色光束分成两个彩色光组，并且多个彩色光束在单个彩色光组中行进，因此如图17和18所示，滚动单元700可以只在单个彩色光组的行进路径上且位于第一和第二螺旋形透镜盘101和103之间具有玻璃棒111。
由颜色分离单元600分开的彩色光束，例如四个彩色光束入射到滚动单元700的同一有效区域上。这里，滚动单元700的有效区域基本上与图7中滚动单元100的有效区域B相对应。
在根据本发明第五优选实施例的图像显示装置中，与图3中所示情况相比，由于多个彩色光束在单个彩色光组中行进，因此当光学系统设置为使单个彩色光组中的彩色光束沿着与图3中第二彩色光组LB相同的路径行进时，只需要柱面透镜97a，97b和132，蝇眼镜头阵列123以及中继透镜135，它们设置在第二彩色光组LB的光束的行进路径上，而不需要柱面透镜95a，95b和131，蝇眼镜头阵列121以及中继透镜133，它们设置在第一彩色光组LA的光束的行进路径上。
并且，在根据本发明第五优选实施例的图像显示装置中，由于多个彩色光束在单个彩色光组中行进，因此不需要与根据本发明第一至第四优选实施例的图像显示装置中两个彩色光组的光路相匹配的光学单元。
在通过颜色分离单元600分开的彩色光束中，由于至少一个彩色光束和其他彩色光束具有不同的偏振，因此具有不同偏振的彩色光束入射到第一和第二光阀157和159上。通过第一和第二光阀157和159产生的各种颜色的图像由图像合成器150合成，从而朝投影透镜单元270行进，这一过程与参考图11描述的过程基本上相同。
如上所述，当通过颜色分离单元使光源发射出的光束分成多个彩色光束，并且使已分开的彩色光束中至少一个彩色光束和其他彩色光束具有不同偏振的彩色照明系统应用于采用两个光阀的投影型图像显示装置中时，可以同时体现宽色域表现和高效率投影系统。
除了根据上述优选实施例的结构以外，根据本发明的颜色分离单元，采用该颜色分离单元的彩色照明系统，以及投影型图像显示装置可以在本发明附加权利要求中描述的技术概念的范围内进行各种修改。
根据本发明，从光源发射出的光束由颜色分离单元分成多个彩色光束，至少一个彩色光束和其他彩色光束具有不同的偏振，彩色光束由滚动单元滚动。
这样，可以提高有效的光量，并且能够辐射高效彩色光。并且，通过利用螺旋形透镜盘来滚动，可以简化彩色照明系统和具有该彩色照明系统的投影型图像显示装置的光学结构，从而使其整体结构变小。
此外，由于通过颜色分离单元分成多个彩色光束优选分成四个或更多彩色光束的一组彩色光和另一组彩色光具有不同的偏振，因此使用两个光阀，并将两个光阀产生的图像进行合并，以便可以投射彩色图像。这样，可存在一个宽色域，并可同时体现高效投影型图像显示装置。
并且，由于通过两个光阀产生关于各种彩色光组的图像，并合成该图像来形成彩色图像，因此可以减小因颜色分离引起的聚光本领的负担(burden)。

Claims (47)

1、一种图像显示装置，包括：
产生和辐射光束的至少一个光源；
将光源射出光束分成多个彩色光束并使至少一个分开的彩色光束和其他彩色光具有不同偏振的颜色分离单元；
根据输入图像信号通过控制由颜色分离单元分开并由此射出的至少一个彩色光束来形成以像素为单位的图像的多个光阀；以及
将光阀产生的图像合成的图像合成器，
其中所述颜色分离单元包括：
多个分色镜表面，所述分色镜表面只反射特定的彩色光，相对于光源射出光束的方向倾斜并彼此分开；以及
至少一个偏振转换器，所述偏振转换器使一种彩色光束和其他彩色光束具有不同的偏振，
其中，在光源射出光束的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束。
2、如权利要求1的图像显示装置，其中所述颜色分离单元具有杆式单体结构。
3、如权利要求2的图像显示装置，其中所述颜色分离单元包括多个分色棱镜，该分色棱镜具有反射不同彩色光束的分色镜表面。
4、如权利要求1的图像显示装置，其中所述偏振转换器置于分色镜表面之间，并位于分开的彩色光束射出的一部分出射面中，或位于由分色镜表面分开的至少一个彩色光束的行进路径上。
5、如权利要求1的图像显示装置，其中所述光阀包括：
利用具有一种偏振的至少一个彩色光形成图像的第一光阀；以及
利用具有另一偏振的其他彩色光形成图像的第二光阀。
6、如权利要求5的图像显示装置，其中所述图像合成器包括偏振光分束器，其选择性地透射或反射具有不同偏振的入射彩色光束，使所述光束朝第一和第二光阀行进，彩色光束根据其偏振被分离并照射到第一和第二光阀，以致合成通过第一和第二光阀产生的图像。
7、如权利要求6的图像显示装置，其中所述图像合成器包括一对波片，所述波片置于偏振光分束器和第一光阀之间，以及偏振光分束器和第二光阀之间，以便改变入射光的偏振。
8、如权利要求1至7中任一项的图像显示装置，其中所述颜色分离单元将光源发射出的光束分成三个或更多彩色光束，并使至少一个分开的彩色光束与其他彩色光束具有不同的偏振。
9、一种图像显示装置，包括：
产生和辐射光束的至少一个光源；
具有四个或更多分色镜表面并具有杆式结构的颜色分离单元，所述分色镜表面反射不同的彩色光，相对于光源射出光束的行进方向倾斜，并彼此分开，以便将光源发射出的光束分成四个或更多彩色光束，以及
至少一个光阀，所述光阀根据输入图像信号控制彩色光束来形成以像素为单位的图像，
其中，在光源射出光束的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束。
10、如权利要求9的图像显示装置，其中所述颜色分离单元包括四个或更多分色棱镜，所述分色棱镜具有反射不同彩色光束的分色镜表面。
11、如权利要求9的图像显示装置，其中所述颜色分离单元进一步包括至少一个偏振转换器，所述偏振转换器使得由分色镜表面分开的四个或更多彩色光束的至少一个彩色光束与其他彩色光具有不同的偏振。
12、如权利要求11的图像显示装置，其中所述偏振转换器置于分色镜表面之间，并位于分开的彩色光束射出的一部分出射面中，或位于由分色镜表面分开的至少一个彩色光束的行进路径上。
13、如权利要求11的图像显示装置，其中所述光阀包括利用具有一种偏振的至少一个彩色光形成图像的第一光阀，以及利用具有另一种偏振的其他彩色光形成图像的第二光阀，以及进一步包括合成第一和第二光阀产生的图像的图像合成器。
14、如权利要求1至7和9至13中任一项的图像显示装置，其中所述颜色分离单元将光源发射出的光束分成青色光束C，蓝色光束B，红色光束R和绿色光束G，或者分成蓝色光束B，青色光束C，品红光束M，红色光束R，绿色光束G和黄色光束Y。
15、如权利要求1至7和9至13中任一项的图像显示装置，其特征在于，进一步包括偏振对准器，其配置在颜色分离单元的输入端用以将光源射出光束对准入射到颜色分离单元上的一个偏振光束。
16、如权利要求1至7和9至13中任一项的图像显示装置，其特征在于，进一步包括至少一个滚动单元，用以滚动由颜色分离单元分开的彩色光束。
17、如权利要求16的图像显示装置，其中所述颜色分离单元包括至少一个透镜元件，该透镜元件形成为将其旋转运动转变为镜头阵列的线性运动。
18、如权利要求17的图像显示装置，其中，假定由颜色分离单元分开的至少一个彩色光束是第一彩色光组，至少一个其他彩色光束是第二彩色光组，颜色分离单元将第一和第二彩色光组彼此分开，从而使第一和第二彩色光组的光束彼此分开地入射到滚动单元上。
19、如权利要求18的图像显示装置，其中所述颜色分离单元配置为使第一和第二彩色光组的光束具有不同的偏振。
20、如权利要求18的图像显示装置，其中滚动单元包括一个单一滚动单元或一对滚动单元。
21、如权利要求18的图像显示装置，其特征在于，进一步包括一个光学单元，用以合并穿过滚动单元的第一和第二彩色光组的光束的行进路径。
22、如权利要求21的图像显示装置，其中所述光学单元包括：
反射第一和第二彩色光组中之一的光束的第一反射面；以及
第二反射面，该反射面选择性地透射和反射由第一反射面反射的一个彩色光组的光束和另一个彩色光组的光束，从而合并这些光束的光路。
23、如权利要求21的图像显示装置，其中所述光学单元是滚动改变棱镜，通过反射过程翻转穿过滚动单元一个有效区域的至少一个彩色光束的色带而改变滚动方向，选择性地透射和反射在反射过程中改变滚动并入射到该棱镜上的至少一个彩色光，以及合并第一和第二彩色光组的光束的光路。
24、如权利要求23的图像显示装置，其中所述滚动改变棱镜具有阿米奇棱镜的形状。
25、如权利要求23的图像显示装置，其中所述光学单元根据偏振来选择性地透射和反射入射到该光学单元上并在反射过程中改变滚动的至少一个彩色光和穿过滚动单元另一有效区域的其他彩色光束，从而合并第一和第二彩色光组的光束的光路。
26、如权利要求17的图像显示装置，其中由所述颜色分离单元分开的彩色光束入射到滚动单元的同一有效区域上。
27、如权利要求17的图像显示装置，其中所述滚动单元的至少一个透镜元件是螺旋形的。
28、如权利要求27的图像显示装置，其中所述滚动单元的透镜元件是柱面透镜。
29、如权利要求17的图像显示装置，其中所述滚动单元是盘式的。
30、如权利要求29的图像显示装置，其中所述滚动单元包括第一和第二螺旋形透镜盘，它们沿光束行进方向彼此分开，并具有在第一和第二螺旋盘中每一个上形成的透镜元件。
31、如权利要求30的图像显示装置，其特征在于，进一步包括在第一和第二螺旋形透镜盘之间光路上配置的玻璃棒。
32、如权利要求17的图像显示装置，其特征在于，进一步包括：
至少一个第一柱面透镜，所述第一柱面透镜置于光源和滚动单元之间光路上以控制入射到滚动单元的光束的宽度；以及
至少一个第二柱面透镜，所述第二柱面透镜置于穿过滚动单元的光束的光路上用以将穿过滚动单元的光束变为平行光束。
33、如权利要求17的图像显示装置，其特征在于，进一步包括设置在从滚动单元射出光的光路上的蝇眼镜头阵列，使通过滚动单元滚动的彩色光束在不同区域形成色带。
34、如权利要求33的图像显示装置，其特征在于，进一步包括设置在穿过蝇眼镜头阵列的光束的光路上的中继透镜，使蝇眼镜头阵列形成的色带会聚在预定位置处。
35、如权利要求17的图像显示装置，其特征在于，进一步包括置于光源和颜色分离单元之间的空间滤波器，以调整光源发射出的光束的发散角。
36、如权利要求1至7和9至13中任一项的图像显示装置，其特征在于，进一步包括多个中继透镜，所述中继透镜置于从颜色分离单元射出的彩色光束的光路上，使每个射出的彩色光束具有预定的发散角。
37、如权利要求1至7和9至13中任一项的图像显示装置，其特征在于，进一步包括置于光源和颜色分离单元之间的空间滤波器，以调整光源发射出的光束的发散角。
38、一种颜色分离单元，其将光源发射出的光束分成多个彩色光束并使至少一个分开的彩色光束与其他彩色光束具有不同的偏振，所述颜色分离单元包括：
多个分色镜表面，所述分色镜表面反射不同的彩色光束，相对于入射光束的行进方向倾斜，并彼此分开；以及
至少一个偏振转换器，所述偏振转换器使彩色光束和其他彩色光束具有不同的偏振，
其中，在光束从光源出射的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束。
39、如权利要求38的颜色分离单元，其特征在于，所述颜色分离单元是杆式的。
40、如权利要求39的颜色分离单元，其特征在于，包括多个分色棱镜，该分色棱镜具有反射不同彩色光束的分色镜表面。
41、如权利要求38的颜色分离单元，其中所述偏振转换器置于分色镜表面之间，并位于分开的彩色光束射出的一部分出射面中，或位于由分色镜表面分开的至少一个彩色光束的行进路径上。
42、如权利要求38至41中任一项的颜色分离单元，其特征在于，将光源发射出的光束分成三个彩色光束，并使三个分开的彩色光束中的至少一个与其他彩色光束具有不同的偏振。
43、一种颜色分离单元，包括四个或更多分色镜表面，所述分色镜表面反射不同的彩色光束，相对于从光源发射出的入射光束的行进方向倾斜，并彼此分开，同时将入射光束分成四个或更多彩色光束，且具有杆式，其中，在光束从光源出射的方向上串联设置所述多个分色镜表面，以便将入射光束顺序分成多个彩色光束。
44、如权利要求43的颜色分离单元，其特征在于，包括四个或更多分色棱镜，每个分色棱镜具有反射不同彩色光束的分色镜表面。
45、如权利要求43的颜色分离单元，其特征在于，进一步包括至少一个偏振转换器，所述偏振转换器使得由分色镜表面分开的四个或更多彩色光束的至少一个与其他彩色光束具有不同的偏振。
46、如权利要求38至41和43至45中任一项的颜色分离单元，其中，假定由颜色分离单元分开的至少一个彩色光束是第一彩色光组，至少一个其他彩色光束是第二彩色光组，颜色分离单元设置为使第一和第二彩色光组分开。
47、如权利要求48的颜色分离单元，其特征在于，使第一和第二彩色光组的光束具有不同的偏振。
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