CN1643434A - 用于投影系统的棱镜组件和核心配置的设计 - Google Patents

Abstract

根据外壳的设计特性和其他要求，以不同的配置设计了核心。设置具有不同类型的滤光镜、波片、分束器和其他光学部件的棱镜组件(如图19所示，无标号)，来选择性地把光束引向红、绿和蓝微显示器中的每一个，所述微显示器处理光，然后把处理后的光组合成输出图像。棱镜组件包括输入面、输出面和其他面，在其他面上以若干不同的配置附着有微显示器。对光学部件的要求和准确的布置，根据微显示器所附着的面而改变。可以把棱镜组件的各部件设置在光程长匹配的位置上。

Description

用于投影系统的棱镜组件和核心配置的设计

本发明涉及光学装置。更具体地说，涉及用于光学投影系统的棱镜和核心，再具体地说，涉及用于基于图像投影系统的LCoS中的棱镜组件和核心。

背景讨论

光管理系统(LMS)用于光学装置，特别是图像投影装置，并一般地包括光源、聚光镜、核心、投影透镜和显示屏以及相关的电子线路。现将参照图1解释图像投影机100各部件的功能。如图所示，白光110由光源105产生。光由聚光镜115收集、均匀化，并形成适当的形状。滤光镜(例如热/冷反射镜116/117)消除UV(紫外线)和IR(红外线)分量。然后白光110进入棱镜组件150，在这里被偏振，分成红光、绿光和蓝光偏振光束。提供一组反射式微显示器152A、152B和152C，并将它们设置成对应于每一束偏振光束(具有附着的微显示器的棱镜组件150称作核心)。然后各光束沿着棱镜组件150内不同的路程而行，使得每束光束射向特定的反射式微显示器。与绿光光束相互作用(反射)的微显示器显示全色视频图像的绿色内容。于是，被反射的绿光束含有全色视频图像的绿色内容。对于蓝和红色微显示器情况类似。微显示器逐个象素地调制彩色光束，然后反射彩色光束。然后，棱镜组件150重新把调制的光束结合为调制的白光光束160，它包含全色视频图像。然后所述结果调制白光光束160从棱镜组件射出，进入投影透镜165。最后，所述包含全色图像的光束(白光光束160已被调制，现在包含全色图像)投影在屏幕170上。

所公开的棱镜组件包括：

·Digital Reflection公司的星形棱镜

·Philip公司的三色棱镜

·IBM公司的带有3个PBS的X棱镜

·S-Vision/Arora System公司的离轴棱镜

·Digital Reflection公司的MG棱镜

·ColorLink公司的ColorQuad棱镜

·Unaxis公司的ColorCorner棱镜

发明概要

尽管存在(若无法购得)上列棱镜配置，但是新的图像投影机设计仍旧要求开发一种新的棱镜。其原因是，适当设计的图像投影机要求系统内所有组件的相互优化，包括棱镜。本发明者已经认识到可以应用于光引擎和其他光管理系统(LMS)的棱镜组件和核心的若干种独特设计和配置。本发明者还意识到需要安排棱镜组件的各部件，以便使用于特定的投影系统的棱镜组件的结构易于优化，并在这里提供几种可以应用于任何一个或多个投影系统设计(LMS、图像投影机、光学引擎等)的棱镜组件光学设计。本发明者还设计了新型图像投影机(也在上述Detro等人的IV中描述了)。尽管这里公开的棱镜和核心配置也可以用于其他用途，但是正如这里描述的，它们是为与新型图像投影机配合使用而开发的，并相信最宜用于此。

在一个实施例中，本发明提供一种核心，它包括设置在四个象限的棱镜组件，所述棱镜组件又包括在第一象限上的输入面、在第二象限上的第一和第二面、在第三象限上的输出面和在四个象限中的第四象限上的第三和第四面，其中，四个面中的一个附有红光微显示器，四个面中的一个附有绿光微显示器，四个面中的一个附有蓝光微显示器；而棱镜组件包括有助于把通过输入面进入棱镜组件的光分成红光、绿光和蓝光光束的光学部件，这些光束各自指向红光、绿光和蓝光微显示器中相应的一个，在这里光束被反射，然后使它们射向输出面。

在一个实施例中，第二象限与第四象限处于对角线位置，输入面与第四面相邻，输出面与第三面相邻。在另一个实施例中，第二象限与第四象限处于对角线位置，输入面与第一面相邻，而输出面与第三面相邻。

红光、绿光和蓝光微显示器附在棱镜组件的不同面上，而诸如波片、滤光镜等相应的附加光学部件和分束装置一起设置在棱镜组件的关键位置上，使相应的光束射向每一个微显示器。所述图举例说明不同光学部件最有用的组合和最佳的布置，但是，本专业普通技术人员在阅读本公开之后，其他组合和布置对他们而言是显而易见的。

在一个实施例中，分束器包括光程长匹配的各分束器，其中通过各分束器的光程长相等。而棱镜组件的各部件，包括任何分束器，可以设置在光程长匹配的各位置上，其中，通过整个棱镜组件的光程相等。

附图简要说明

联系附图参照以下的详细描述，将会获得对本发明及其伴随的优点的更加深入的理解，附图中：

图1是光管理系统(LMS)图像投影机的示意图；

图2是简化的示例性核心示意图，举例说明本发明应用于其中的棱镜组件的一种可能的配置的光程和各部件；

图3是举例说明按照本发一个实施例的LMS棱镜组件的结构技术的示意图；

图4是按照本发一个实施例的LMS棱镜组件中各部件的液体耦合的示意图；

图5是按照本发明实施例的固定LMS棱镜组件的各部件的框架的顶视图和侧视图；

图6是按照本发明实施例的LMS棱镜组件的各部件的间隔物和液体耦合的示意图；

图7是举例说明按照本发明实施例的耦合液体填充方法的示意图；

图8是按照本发明实施例的用来固定棱镜组件的各部件的示例性机构示意图；

图9是按照本发明实施例的装备了膜片900的棱镜组件的示意图；

图10是按照本发明实施例的装备了气囊的棱镜组件的实施例的示意图；

图11是按照本发明实施例的密封管组件的实施例的示意图；

图12是按照本发明实施例的敞开的活塞配置的示意图；

图13是按照本发明实施例的内部密封棱镜组件的示意图；

图14是按照本发明实施例的内部密封的棱镜组件的内部密封口细部的示意图；

图15是光程长匹配的偏振分束器(PBS)立方体的图解说明；

图16A是用于产生按照本发明实施例的光程长匹配的PBS立方体的装置的图解说明；

图16B是产生按照本发明实施例的光程长匹配的分束器的流程图；

图17是用于产生按照本发明另一个实施例的光程长匹配的PBS立方体的装置的图解说明；

图18是可以应用于若干种不同核心配置的光学部件布局的方框图；

图19-66是按照本发明不同实施例的核心配置的图解说明；

图67是按照本发明实施例的再一种核心配置；

图68是按照本发明实施例的再一种核心配置；以及

图69是按照本发明实施例的再一种核心配置。

推荐实施例的描述

再次参见附图，其中类似的标号标识相同或相应的部件，更具体地说，其中的图2图解说明光管理系统(LMS)核心200，说明本发明应用于其中的棱镜组件的一种可能的配置的路程和部件。根据本发明提供光程长匹配和其他特征。核心200包括棱镜组件201、附着的微显示器(”绿”光微显示器230、”红”光微显示器232和”蓝”光微显示器234，所以考虑颜色是因为颜色标识要显示的图像内容，或者由各个微显示器处理的光)。核心是图像投影机的基本部件。

棱镜组件201包括构成单一棱镜组件单元的一组光学部件、薄膜和匹配元件。白光205被引向偏振分束器(PBS)210。偏振分束器薄膜215使白光垂直偏振，并把白光分成两个偏振光束220和240。分别标明通过棱镜组件的各光程，以便指示每个光程的颜色和偏振。例如，输入白光205标识为WS+P(意思是白光S和P偏振)；光束220最初标识为WS(意思是白光、S偏振)。S偏振白光220通过绿色选色镜221和清除偏振器221B(例如，Mostek偏振器)，它去除从薄膜215(选色镜221和清除偏振器221B让绿光通过，使光束220成为绿色s偏振光束(并标识为GS))反射的任何不想要的P偏振光。绿色s偏振光束进入第二分束器212。偏振分束器薄膜217把s偏振的绿光反射到”绿”微显示器230。

图解说明各光程，W表示白，R表示红，B表示蓝，R表示红。利用以下符号表示偏振：用S表示S偏振光，用P表示P偏振光。另外，Y表示黄，C表示青色。

绿光微显示器230按照要显示的图像的绿色内容处理偏振绿光。”绿”微显示器逐个象素地调制绿光的偏振。例如，要显示的图像没有绿光内容的象素将保持不变，要显示的图像的强绿光内容象素，使其偏振旋转90°，而具有不同绿光内容等级的其他象素，其偏振旋转一个与绿光内容的量成正比的角度。微显示器还把(通过微显示器的处理，对光产生反射或其他偏振作用)绿光(现在是经过调制的)向后朝偏振分束器薄膜217反射。

然后，偏振分束器薄膜217反射某一部分绿光，并让其余部分绿光通过。反射的量与通过的量是以对被反射绿光的调制量为基础确定的。带有相同偏振的光在被反射进入绿光微显示器时再次被反射。让相反偏振的光(或至少是与偏振分束器薄膜217的偏振灵敏度不同的光)通过。依调制的量的不同，绿光量小于原来绿光的总量，而大于0。

光束235代表向后通过偏振分束器薄膜217的调制绿光(例如，调制到足以通过偏振分束器薄膜217的绿光)。光束235进入最后的分束器216，并从偏振分束器薄膜213被反射出去。红和蓝分量中的每一个都类似地被调制并通过或从相应的偏振敏感材料反射，以便产生光束250。被反射离开偏振分束器薄膜213之后，被调制的绿光光束235与光束250的红色和蓝色分量组合，然后，作为包含要显示的图像的白光，通过输出面275离开棱镜组件。

PBS 210、212、214和216结构类似。在这种配置中，每一个PBS都包含两个光学部件(例如，棱镜208和206)和偏振分束器薄膜(例如，215)。偏振分束器薄膜是一种反射S偏振光而让P偏振光通过的涂层。光学元件(例如，延迟器、旋转器等)用来改变偏振，使得想要的光束或者被反射或者通过偏振分束器薄膜，使得随后的偏振分束器薄膜可以根据光学部件和每一个光束的所需路程的配置让想要的光束通过或反射之(图2是一个示例性配置和所需路程)。例如，当PBS 210把输入的白光分成两个光束时，第二光束240通过波长特定的延迟器(蓝/红彩色选择291)，使得PBS 214可以再把光束240分成分量光束，引向红光微显示器232和蓝光微显示器234中的每一个)(没有延迟器，光束240中的蓝光分量就会保持P偏振，于是PBS 214然后让蓝光通过，到达红光微显示器232，而不是被蓝光微显示器234反射)。

图2的配置举例说明由4个结构类似的PBS构成的棱镜组件，与利用完成各种功能的光学部件的系统相比，优点是由于PBS结构相似，降低了特定光学设计中部件和组件的不同功能的数目。因此，相应的生产线从规模经济、减少风险等得到好处。然而，还可以看到，可以利用光学元件的许多种不同的组合来适当地反射不同的光束或令其通过，然后重新组合为最后的光束280。此外，可以利用具有各种不同功能的光学部件来构造棱镜组件。而且，如上所述，可以利用这里讨论的技术和工艺构造所有这些不同(不同尺寸、不同形状、不同配置等)的棱镜组件。

组合各光学部件以便建立分束器。例如，各个棱镜206和208是组合起来形成偏振分束器(PBS)210的光学部件。制造棱镜组件之前，先构造分束器光学部件。棱镜组件201图解说明四个分束光学部件(偏振分束器(PBS)210、212、214和216)。每一个偏振分束器(下称PBS)包含偏振分束器薄膜(例如，215、217、219和213)。偏振分束器薄膜最好处于分束器的对角位置，并通过由PBS的外表面形成的角伸展。例如，偏振分束器薄膜215沿着206和208的对角线通过PBS 210的角202和204伸展。可以这样构造PBS，使得偏振分束器薄膜处在对角线平面上，而不必通过角伸展，具体地说，光并不通过对角线的整个范围。

可以通过利用光程长匹配来完成这样的PBS组件。参见PBS 210，可以看出，两个光学部件(棱镜)206和208不必准确地具有相同的尺寸(并因而，PBS的外部尺寸不必符合任何特定的尺寸要求)。由于对PBS没有特定的尺寸要求，故可以利用机械允差”宽松的”的光学部件。这样的光学部件(和构造这些部件用的棱镜)可以由现有的光学部件销售商以不高的成本大批量生产。

光学部件”从外侧向内侧”装配。如图3所示，通过装配工具310的角300A，300B，300C和300D的精密对准来把棱镜组件201的四个PBS中的每一个的两个外表面保持在适当的位置。例如，把PBS 210的外表面保持在由对准角300A确定的固定位置。

装配工具包括装配工具座板315，精确对准角300便固定于其上。对准角300A，300B，300C和300D可以利用机械加工完成。按照一定的允差构造对准角并将它们定位在装配工具座板上，使得它们准确地固定每个PBS的外部尺寸。每个对准角包括装配时把PBS固定就位用的装置。例如，通过真空固定架330和335把PBS 210牢牢地固定。真空固定架通过真空管道325连接到真空泵320。在一个实施例中，在对准角的一个角有一个真空固定架。

对准角提供达到光程长匹配所需的精确尺寸准确度，并由机械工具而不是昂贵的允差紧密的光学部件完成。但是，仅仅光程长匹配不足以产生可以接受的棱镜组件。由于光学部件具有不同的不精确的允差(不同的尺寸)，尽管光程长匹配，PBS不能精确地装配在一起(例如，PBS 210和214和设置在它们之间任何选色镜或滤光镜的插入，无法装配，并在PBS的内部光学表面之间引入空气隙。空气隙本身引起其他问题，包括衍射和其他需要减少和消除的光学变化。

本发明通过利用液体耦合PBS来减小PBS不精确装配造成的不希望有的效应。在一个实施例中，棱镜组件所有的内部光学表面都利用液体耦合。图4是按照本发明实施例的光学组件的各部件的液体耦合的示意图。相邻的PBS之间的接缝用液体填充。液体填充的接缝的厚度随着各个PBS(或其他棱镜组件配置用的其他光学部件的尺寸的变化而变化)以便维持棱镜组件所需的外部尺寸(例如，维持棱镜组件内所需的光程长匹配)。例如，液体填充的接缝J1(PBS 212和PBS 216之间的接缝)包括这些PBS之间的液体，整个接缝包括空隙t1、t2和t3中的液体耦合液和选色镜，以及设置在PBS之间的其他光学元件(例如，设置在所述PBS之间的光学元件410和420)。其他光学元件可以是例如选色镜或其他滤光镜的其他组合。液体耦合液的适应作用将防止应力在组件中积聚。

在一个实施例中，粘结到棱镜组件外表面上的框架用来保存所述液体，并把所述各部件保持在适当的位置上。图5是按照本发明实施例的用于固定LMS棱镜组件的框架500的顶视图和侧视图。可以由一块或几块制成的框架500(应当指出，对框架材料没有任何光学要求)设置在PBS之间的每个接缝上面。在所述实施例中，框架500包括2个侧构件500A和500C和4个边缘构件500B。每一个侧构件都是加号(+)形状的玻璃、塑料、丙烯酸等，或其他材料，加号的每个附属部分都覆盖一条接缝，而加号的中部覆盖所有4条接缝的结合部。边缘构件500B覆盖每条接缝的边沿。顶部侧构件500A包括借以装入或根据需要添加液体的填充孔510。帽(未示出)用来盖住填充孔，以防液体溢出。设置空气泡550来补偿液体的膨胀/收缩，并防止应力在光学部件上积聚。以加号形状的形式举例说明框架500，但是框架500可以是完全的矩形或者任何其他形状，只要它能够充分地覆盖住每一条接缝即可。胶或其他粘结剂涂在框架上，在框架和PBS之间建立密封，以便完全包住耦合液。胶或其他粘结剂还固定PBS对框架的位置，以保证PBS彼此之间不运动(维持LMS的整体性)。

利用框架和PBS之间粘结剂来固定匹配的光程长，执行该操作的方法是：确定各棱镜组件部件的匹配光程长位置(例如，利用具有角块的工具或其他定位装置来保证正确的光程长)，然后把各部件(例如，PBS)粘结到框架的一个或多个部分的匹配光程长位置上。然后把附加的光学元件定位在接缝(例如，光学元件410和420)内，接着至少部分地填充光学耦合液(液体耦合液)，然后用顶框片盖住接缝，接着盖住耦合液(空气泡或其他膨胀空气间隙)，然后盖住填充孔。

本发明包括用耦合液填充棱镜组件的不同的方法和装置。例如，图7举例说明按照本发明实施例的耦合液填充装置和方法。耦合液利用装满耦合液的针管注射入中心填充孔700。中心填充孔700在棱镜组件的中心区，这里一般没有光学部件。但是，可能一个或多个光学部件可以定位在至少进入中心填充孔的半路上。在一个实施例中，棱镜组件在把框架顶部固定在棱镜组件上面之前至少进行部分地填充。若不附贴框架顶部，则耦合液也可以加在中心填充孔以外的区域，但最好在中心填充孔填充。另外，最好在填充孔底部注入耦合液。光学元件和PBS之间在垂直和水平两个方向上的毛细管作用有助于填充过程。在另一个实施例中，同样的过程出现在框架顶部，在这种情况下针管通过填充孔510插到中心填充孔底部(摘去盖帽)，并给棱镜组件填充耦合液。其他装置包括管子、泵、或其他注入装置可以用来把液体注入中心填充孔。

可以认识到，若棱镜组件内的各部件要直接接触(例如，光学元件410直接接触光学元件420或PBS 212)，则结果可能在棱镜组件投影的图像中出现可见的非自然信号。这个问题的解决方法是保证液体薄层存在于所述组件的各部件和/或各元件之间。可以实现许多不同的方法和/或装置，以保证液体层存在于各部件之间。例如，在填充耦合液时物理地分开各光学元件，可以把间隔物固定在框架的一部分，以便把元件和PBS隔开。在一个实施例中，在各光学表面之间加上间隔物。图6是按照本发明实施例的LMS各棱镜组件部件的间隔物(间隔球600)和耦合液的示意图。间隔物可以是玻璃棒或球，尺寸在千分之几英寸的数量级。选择液体耦合液的折射率，使得它们与间隔物的折射率匹配，从而使间隔物变得不可见。

本发明包括施加间隔物的不同方法和装置。在一组实施例中，间隔物直接施加在PBS和/或光学元件的表面上。在一个实施例中，间隔物喷涂在光学表面上。把间隔物喷涂在光学表面上可以利用液晶显示器制造技术和机械设备来完成。可以利用或者湿法间隔物施加法或者干法间隔物施加法。在另一个实施例中，至少在制造过程中间隔物悬浮在液体耦合液中。制造棱镜组件之后，悬浮的间隔物仍旧呆在光学表面之间和/或沉到视域之外的棱镜组件的底部。

液体耦合液是光学耦合液，这样选择液体耦合液，使其具有与处于所述液体内的PBS和任何光学元件的折射率匹配(或紧密匹配)的折射率。折射率随着波长而改变，而且对于棱镜组件中的每一个部件或元件是不同的。对于塑料元件，典型值是1.52，而对于玻璃元件，是1.71。光学耦合液一般最好具有范围在1.50-1.85的折射率。1.60折射率的光学耦合液在本发明者进行的试验中工作得很好。类似地，在利用间隔物的实施例中，这样选择光学耦合液，使得其具有最好与每一个PBS、光学元件、间隔物尽可能紧密匹配的折射率。折射率的匹配可以采用分解光学部件和元件折射率之间的差值的方法来实现。另一个方法是执行算术的阻抗匹配类型(例如，取每一个光学部件/元件折射率平方和的平方根)。但是，本发明者注意到，光学部件和元件的高和低的折射率之间的任何折射率选择提供优于光程长匹配棱镜组件的任何其他实施例的匹配，包括本文其他地方讨论的胶、固化的环氧树脂和空气填充的实施例。耦合液所选的折射率也可以给比较频繁地出现在棱镜组件中的匹配组件界面加权。在一个实施例中，耦合液的折射率与间隔物的折射率一致。

耦合液的重要特性是毒性、可燃性、黄化倾向、化学特性和成本。毒性和可燃性是安全考虑，产品最好是无毒、不可燃的。另外，光学耦合液，要实用，必须耐黄化，尤其是在强光和热的条件下。光学耦合液必须具有不与其他光学元件、部件和棱镜组件的各部分反应的化学特性。而且，要经济上可行，光学耦合液必须是相对不昂贵的，容易获得的。在一个实施例中，光学耦合液是例如矿物油。在商业上可以获得不同类型和特性的光学耦合液(例如，CargilleCorp公司制造的许多不同类型的折射率匹配液)。

在一个实施例中，光学耦合液是UV固化的粘结剂，它在固化时制造一种固体棱镜组件，所述固化的粘结剂在没有液体的情况下将各光学元件/部件结合在一起。但是，与商业上可行的UV固化的粘结剂相比，液体填充具有较好的折射率匹配，使得液体填充的实施例是推荐的实施例。在另一个实施例中，光学耦合是通过在棱镜组件不同部件/元件之间插入光学耦合胶来完成的。NYE公司制造适用的胶(匹配胶)。在再一个实施例中，耦合材料是空气或利用其他气体作为光学元件/部件之间的耦合剂。在空气填充的实施例中，防反射涂层设置在光学元件和组件的表面上，以便消除或减少反射。

应该指出，这里描述的装配技术的各种方案可以应用于本文件讨论的任何棱镜组件的配置。

上述配置和制造方法提供几个其他优点。这些优点包括：

几种棱镜组件配置包括偏振旋转部件(回旋器)(例如，通过偏振分束器薄膜217后的旋转光束235，使它被偏振分束器薄膜213反射)。旋转器一般由粘结在一起的聚碳酸酯塑料层构成。在先有技术的系统中，粘结剂必须能够把旋转器的聚碳酸酯塑料粘结到棱镜组件的玻璃上。这个问题的解决方法是从销售商购买”分层结构”形式的偏振旋转器。在”分层结构”形式中，旋转器已经粘结在两块覆盖玻璃之间。覆盖玻璃使棱镜组件制造商较易把旋转器粘结在棱镜组件中(例如，粘结在相邻覆盖玻璃表面之间)。但是，与聚碳酸酯塑料旋转器本身相比，”分层结构”只能从有限的来源供应。反之，在本发明中，液体耦合方法允许直接使用不昂贵的容易获得的聚碳酸酯部件。因为在液体耦合的情况下所述聚碳酸酯部件不用粘结剂粘结，所以这类问题得以消除。

利用新的制造方法获得的棱镜组件精确的外部尺寸不仅允许直接把微显示器安装在棱镜组件上，而且允许使用精确(或固定)的安装点，把完成的核心(带有附着的微显示器的棱镜组件)安装到该核心将用于其中的装置(例如，光引擎)中。精确或固定的安装点的使用减小了或消除了把核心装入光引擎时使用物理调整机构和程序的必要性。

传统的棱镜组件一般利用一系列胶固化步骤。随着棱镜组件在尺寸上变大并变得复杂，由于玻璃对光的吸收和/或组件的光学特性，粘结剂变得日益难以固化。正如本发明提供的，液体耦合消除了这个问题，并能大大减少棱镜装配所需的时间。

本发明包括把光学元件(例如，光学元件410和420)固定在适当位置的装置和方法。光学元件一般还称为扁平部件，因为它们一般呈矩形而且扁平(具有薄的宽度)。但是，利用不同形状和宽度的光学部件也可以实施本发明。

任何时候，包括制造、销售、贮存和/或在实际使用过程中，一件令人担心的事是，光学部件在耦合液中潜在的运动。向中心填充孔700的运动潜在地会使运动过的部件(运动过的部件的各部分)脱离光路。本发明提出在中心填充孔700中设置间隔物装置来把扁平部件固定在稳定的一般的位置上。图8是按照本发明实施例的用以固定光学部件的示例性间隔物装置800的示意图。在举例说明的实施例中，间隔物装置800是卷成结实的园柱体的聚碳酸酯板。间隔物装置800插入中心填充孔700中。一旦就位，园柱体便”展开”，压在部件上，使它们保持在离开中心孔的位置上。

正如上面讨论的，考虑到不同部件的膨胀，可以在棱镜组件内保留空气泡。涉及部件膨胀的一个问题是，部件以不同的速率膨胀。随着光学耦合液的膨胀，棱镜组件的各部件也膨胀。但是，液体和光学部件的膨胀是以不同的速率进行的(差动膨胀)。在最大多数情况下，光学耦合液以高于光学部件的速率膨胀。在没有空气泡的情况下，膨胀的液体把相当大的应力施加在光学部件上。在没有空气泡的情况下，这个应力可以引起不希望有的应力量，导致通过棱镜组件的光学部件的不同光束随着液体耦合液的膨胀而产生双折射效应。

再次参见图5，举例说明空气泡550。一旦填充孔封闭，所述空气泡便永久地被保持在棱镜组件内。在图5中，棱镜组件外侧的”框架”元件(500A，500B和500C)既起保持液体的作用，又起刚性地使棱镜组件保持就位的作用。

在图5的示例性实施例中，由框架500包围的棱镜组件中的容积被棱镜组件部件(例如，PBS)的玻璃、光学元件和光学耦合液占据。随着棱镜组件温度的上升(正如它在操作过程中将会出现的)，所有部件的线性和体积尺寸都将增大。但是，至少部分地由于光学耦合液的体积热膨胀系数显著地高于玻璃和其他材料，当温度上升时，液体体积膨胀得比”玻璃容器”(包围液体的光学部件和框架)快。除了不希望有的光学效应外，由差动膨胀引起的过量应力，会潜在地引起粘结的部件分离。空气泡550是一种适应差动膨胀效应的方法，并避免应力积聚。

图9是按照本发明实施例的装备了膜片900的棱镜组件的示意图。膜片900是由诸如橡胶、塑料和其他具有足够强度和柔性的材料等柔性材料制成的，以便适应膨胀的液体从而释放应力。膜片900随着液体的膨胀和收缩而弯曲。膜片900最好呈圆形并利用粘结剂固定在填充孔上。但是，也可以采用其他形状和固定机构(例如，装配在卡住填充孔周围的框架的环下面的柔性材料)。

图10是按照本发明实施例的装备了空气囊1000的棱镜组件。在一个实施例中，框架500被(例如，帽1010)盖住，并把空气囊插入光学部件内部。空气囊随着液体体积减小和增大而膨胀和收缩。

把填充了空气的囊1000插入填充通道(中心填充孔700)中。囊的体积可以增大和缩小，以便适应耦合液体的体积的改变。在替代的实施例中，囊可填充任何一种适当的可压缩的材料(例如，气体、液体、固体或它们的组合)。囊1000还可以起协助把这些位于偏振分束立方体之间的没有粘结到框架上的部件(例如，”扁平”部件410，420)保持在适当位置上的作用。当配置成协助把”扁平”部件保持就位时，诸如聚碳酸酯卷800等间隔物就没有必要了。

图11是按照本发明实施例的密封管组件1100的实施例的示意图。密封管1100固定在填充孔510上。密封管110的一部分包含空气泡1105。空气泡1105将会增大和缩小，以便适应棱镜组件内液体的膨胀和收缩。采用这样的方法，类似于上面所讨论的空气泡唯一途径，了解棱镜组件在光引擎应用中的取向是重要的。因为空气泡1100会移动到棱镜组件内的最高位置。因此必须把系统设计成使所述管端部处于高点。所述管可以用弯管或其他结构，把空气泡引导到适当的位置。因此，在以空气泡作为唯一手段的情况下，使棱镜组件高点(棱镜组件中液体的高点)不处在棱镜组件光路中是重要的。

图12是按照本发明实施例的开口空气活塞1200布置的示意图。端部开口管1205连接到填充孔510上。活动的活塞紧密地装配在端部开口管内。随着温度上升光学耦合液膨胀，活塞1200在端部开口管内向外滑动。随着温度下降光学耦合液收缩，表面张力(和/或活塞组件内侧和外侧之间的压力变化)使活塞在端部开口管1205内向内滑动。在一个实施例中，端部开口管比预计的光学耦合液的最大膨胀长。在一个替代方案中，在端部开口管内设置止动器1210，防止活塞达到管1205的开口端。在另一个替代方案中，止动器1210是一个连接到紧急关断电路的电极，而活塞1200在其外表面上具有导电材料。当活塞接触止动器1210时，棱镜组件安装于其中的光引擎关闭，至少直至活塞1200不再顶住止动器1210为止。正如这里列出的所有实施例的情况，端部开口管可以与一个或多个其他实施例结合(例如，空气囊)，来提供应力释放，以便补偿光学耦合液的膨胀和收缩。

上列实施例中的每一个都具有外框(例如，框架500，在棱镜组件的光学部件的外面)，它密封棱镜组件并包容光学耦合液(并包括上述释放应力的任何特征的任何必要的附件)。框架还向棱镜组件提供结构强度。但是，本发明者还认识到密封光学耦合液紧凑布置的必要性。于是，紧凑布置允许棱镜组件在更为广泛的光学应用中得到利用，包括基于不同的LCoS的图像投影机。

另外，任何新设计的和/或以前存在的光引擎系统可以用液体耦合的棱镜组件装配。在新的设计中，装配液体耦合棱镜组件可以通过装配在投影机内以便适应一个或多个液体耦合棱镜组件尺寸。但是，在改造更新的系统的情况下(把液体填充棱镜组件装配在以前销售的投影系统和/或把液体耦合棱镜组件装配到以前设计的新的投影系统中)，液体耦合棱镜组件的物理适配可能不容易完成。就是说，液体耦合棱镜组件的物理尺寸和形状可能不允许它直接装配入现有光引擎内传统的棱镜组件提供的位置。实现为适配液体耦合棱镜组件所需的光引擎的改变可能是困难的、昂贵的，或者是极端的情况下是不可能的。因此，通过提供密封的液体耦合棱镜组件和提供类似于等效传统棱镜组件的结构强度和外部尺寸，棱镜组件便可以在任何光引擎设计中代替传统棱镜组件。本发明在本文档中公开了这样的装置。

由于这样的原因，本发明者还开发了内部密封的棱镜组件，它将液体填充的棱镜组件密封并向其提供结构整体性。

图13是按照本发明实施例的内部密封的棱镜组件1300的示意图。内部密封的棱镜组件1300包括座板1310和棱镜组件的光学部件之间至少一个内部密封装置1320。把这个实施例与以前的配置加以比较，内部框架的最大特征在于除座板1310(座板是传统和液体耦合棱镜组件配置共同的特征)外没有外部框架。座板1310为固定PBS1301-1394提供一个可靠、牢固的表面。如图13所举例说明的，内部密封装置装配在光学元件410和420之间、在光学元件410和PBS1302之间、以及在光学元件420和PBS 1303之间。内部密封装置从光学元件/PBS的顶部向下伸展一段短距离(例如，1mm)以便形成一种维持装在棱镜组件内的光学耦合液的密封口。在一个实施例中，内部密封装置还重叠光学元件410和420的顶部，使得所述密封装置盖住光学元件的暴露面，但最好不伸展到PBS外表面以外。在深度上，密封装置渗入光学元件/PBS之间到规定的密封深度(例如，1mm)。

图14是按照本发明实施例的内部密封棱镜组件1400的内部密封的密集部分(close-up)(部分视图)。在图14中，两个PBS 1401和1402具有在它们之间的内部密封装置1410。内部密封装置可以描述为各PBS元件的”画框”。粘结剂不伸展到棱镜组件外表面之外。内部密封装置最好是粘结剂，不仅密封棱镜组件，防止光学耦合液的渗漏，而且还向整个结构提供外加的刚度。粘结剂可以是例如1或2份环氧树脂或UV固化粘结剂，它既硬化又密封。

作为替代方案，粘结剂密封装置可以是柔韧的粘结剂，诸如硅酮基粘结剂。但若利用不硬化的密封剂，则棱镜组件的弯曲可能成为问题。尽管框架的底板提供足够的刚度，使得柔韧粘结剂在某些应用上是可以接受的，但除座板外，顶板(在棱镜组件与座板相反的一侧)还加上足够的刚度，使柔韧粘结剂在几乎所有应用中都完全可以接受。

图14还举例说明被间隔物1420隔开的光学元件(”平面”光学元件1430)。光学元件比粘结剂密封剂的底部高度短。光学元件是代表性的，事实上可以是几种光学元件，也与PBS隔开，而且各自由另外的间隔物隔开。”平面”光学元件1410是诸如选色镜、反射偏振器和包含在PBS之间并悬浮在光学耦合液中的特定波长延迟器等元件。利用上述间隔元件将平面部件与玻璃表面隔开。粘结剂1410的穿透(规定的密封深度)被限定在光路以外的区域。座板1310向棱镜组件提供所需的刚度。

如上所述，所公开的液体耦合棱镜组件和配置的主要优点包括能够使用比较便宜的允差较大的玻璃部件，并且能够用”完善的”外部尺寸制造棱镜组件，以及这样做可以直接把微显示器附着在棱镜组件上。后者本身又提供几种优点，最主要的是在宽阔的状态范围下仍旧保持对准，得到整体性组件。

籍以获得这些优点的替代装置是利用上述”从外到内建造”的程序，但更是用光学耦合液填充棱镜组件，让组件仍旧是空的，因此为空气所”填充”。但是，采用这种方法时，必须把现在暴露的所有表面都涂以防反射薄膜(AR涂层)，以便抑制反射。采用这样的配置不需要膨胀口。在某些应用中，也可能可以省去框架的侧轨(例如，500B)和可能的顶部(500C)。

在另一个替代的方案中，棱镜组件用固化的环氧树脂填充。固化的环氧树脂最好具有与所使用的PBS和光学元件的折射率紧密匹配的折射率。在再一个实施例中，胶质物质也可以用来填充相邻的PBS之间的接缝。胶最好也具有大致等于棱镜组件其他部分的折射率的折射率。一种可以利用的示例性胶是由NYE Corporation(公司)制造的。

图15是光程长匹配偏振分束器(PBS)立方体的图解说明。图16A举例说明用以生产光程长匹配PBS或分束器立方体的光程长匹配装置1600。现将描述光程长匹配PBS立方体的生产程序。

光程长匹配装置1600配置成夹持两个棱镜(例如，棱镜1610和1620)，并为对准或匹配选定的通过两个棱镜的光程长而提供微调(例如，测微计调节装置1630)。生产过程完成时要组成一个PBS的两个棱镜定位在光程长匹配装置1600的精密”挡块”(1640，1650)上。利用图15定义的术语，面1(在顶棱镜上)沿着侧面1642附在可调节的挡块1640上，而面2(在棱镜1620的侧面上)沿着侧面1652附在固定挡块1620上。

达到使棱镜牢固但临时附着在挡块上的是利用真空固定架。例如，真空卡盘(未示出)设置在每个挡块的至少一个位置上，连接到卡盘上的真空管线提供吸力，后者把棱镜固定就位。但是，诸如夹具等其他装置亦可使用。于是棱镜被设置在与光程长匹配装置的挡块对应的位置上。

涂敷粘结剂(例如，可UV固化的粘结剂)来填充顶部棱镜和底部棱镜之间的夹缝。在每一个挡块的面上精密地定位对准目标。对准目标是一条细线(约为10微米)。挡块1640包括对准目标1644，而挡块1650包括对准目标1654。高分辨率视频摄像机通过棱镜1610的基准面1612”窥视”尚未装配的PBS。通过视频摄像机观察两条对准线。当两条对准线重合时，光程长匹配便完成。可以通过在顶部棱镜1610和底部棱镜1620之间沿着对角面1660”滑动”顶部棱镜使这些线重合。

通过视觉观察和调整棱镜组件完成调整量。通过试验，装配器能够估计调整量，并把所述量调节到测微计中，然后或许作一个或多个小调整，把这两个棱镜定位在光程长匹配的位置上。但是，不必精确知道调节测微计的圈数，简单地通过观测和调整即可达到光程长匹配位置。因此，测微计1630可以用细调螺钉或能够配置成沿着对角面移动两个棱镜的相对位置的任何装置代替。

另外，应该指出，光程长调整是通过沿着它们的对角面滑动棱镜进行微调，由于棱镜尺寸一般都不是精确一致的，故棱镜的角将不会完全对准(注意，对角面每一端的突出部分(overhand))。在完成光程长匹配的分束器(例如，PBS)中，所述突出的量与棱镜尺寸上的不均匀性或不等量成正比。采用尺寸相等的一致的棱镜，棱镜会均匀地配合在一起，但是，如上所述，在棱镜结构上实现这样的精度成本很高。于是，在本发明中允许不必用尺寸精确的棱镜即可达到光程长匹配的结构。

在图16A的实施例中，利用测微计1630来调整顶部棱镜的位置，使对准线一致。在一个实施例中，操作者观察视频摄像机在显示屏上的输出，手工转动测微计调整装置直至对准目标一致。在另一个实施例中，视频摄像机馈送到具有视觉系统软件的计算装置，它识别出何时目标对准。计算机产生的信号通知操作者要对测微计进行多大的调整，或者随着视觉系统发出命令，用步进电机(或其他控制马达)进行调整。在另一个实施例中，视频摄像机用目镜代替，操作者直接通过目镜观察对准目标，然后手工调整测微计1630。

最后，一旦对准满意，用UV灯辐照PBS，固化粘结剂，并把各部件锁定就位。利用图16A所示装置生产光程长匹配的分束立方体的整个过程举例说明于图16B。为了生产偏振分束器(PBS)，加上向棱镜中的一个的对角面或在棱镜每一个对角面之间涂敷偏振层(薄膜)的附加步骤。可以通过加上或减去不同的薄膜(例如，带有附加彩色层的彩色分束器)来构成另一种类型的分束器。

现将描述生产光程长匹配PBS立方体的第二种方法。图17是按照本发明实施例的用以生产光程长匹配PBS立方体的装置的图解说明。图17所示装置的几个特征与图16A的装置相同。合成PBS的两个棱镜被夹持在精密挡块1640和1650上。面1(在顶部棱镜1610上)附着在可调整挡块1640上，而面2(在底部棱镜1620上)附着在固定挡块1650上。再次使用真空固定架来达到把棱镜牢固但临时地附着在挡块上。如前所述，可以涂敷粘结剂(可以是UV粘结剂)来填充顶部棱镜和底部棱镜沿着对角面1660之间的夹缝。

对准目标位于每一个挡块的面上。在所述实施例中，对准目标不必精确。高分辨率视频摄像机通过(顶部棱镜1610的)基准面1612“窥视”尚未装配好的PBS。在所述实施例中，视频摄像机的场深(DOF)(由所述透镜决定)选择得非常小。用测微计1630调整顶部棱镜的位置，直至视频摄像机同时聚焦两个对准目标。当两个对准目标都处于焦点上时，从两个对准目标到基准面(和视频摄像机焦平面)的距离相等。限制视频摄像机的焦点深度，使得只有当在其中使用PBS的产品所需的允差内把棱镜设置在光程长匹配的位置时，两个对准目标才会都同时落在焦点上。如前所述，当对准满意时，最后步骤是用UV灯辐照PBS，并固化粘结剂。

本发明包括可以利用上述的一个或多个部件、特征或技术构造的核心的若干种配置。基于某些部件的可获得性和成本(例如，所需选色镜、滤光镜等的成本/可获得性)和基于诸如装入利用所述核心的最终产品的外壳的尺寸和形状等物理设计参数，特定的配置可能优于其他配置。电视和图像投影机的若干种示例性外壳设计在以下的文章中作了描述：Berman等人的临时申请，系列号60/XXX.XXX，题为”显示设备的设计”，律师行档案号，No.26508.01700，2002年12月13日提交，其内容整个包括在此作参考。其他示例性设计包很容易在与电视相关的文献或可从制造商获得的促销材料中得到。

图18是可以应用于若干种不同核心配置的光学部件布局的方框图。表1提供由本发明所提供的几种核心配置的清单。

图号	输入方向	面1	面2	面3	面4
						19	直角	蓝	红	绿
20	直角	蓝	红		绿
						21	直角	蓝	绿	红
22	直角	蓝	绿		红
						23	直角	蓝		红	绿
24	直角	蓝		绿	红
						25	直角	红	蓝	绿
26	直角	红	蓝		绿
						27	直角	红	绿	蓝
28	直角	红	绿		蓝
						29	直角	红		绿	蓝
30	直角	红		蓝	绿
						31	直角	绿	红	蓝
32	直角	绿	红		蓝
						33	直角	绿	蓝	红
34	直角	绿	蓝		红
						35	直角	绿		红	蓝
36	直角	绿		蓝	红
						37	直角		蓝	红	绿
38	直角		蓝	绿	红
						39	直角		红	蓝	绿
40	直角		红	绿	蓝
						41	直角		绿	蓝	红
42	直角		绿	红	蓝

43	直通	蓝	红	绿
						44	直通	蓝	红		绿
45	直通	蓝	绿	红
						46	直通	蓝	绿		红
47	直通	蓝		红	绿
						48	直通	蓝		绿	红
49	直通	红	蓝	绿
						50	直通	红	蓝		绿
51	直通	红	绿	蓝
						52	直通	红	绿		蓝
53	直通	红		绿	蓝
						54	直通	红		蓝	绿
55	直通	绿	红	蓝
						56	直通	绿	红		蓝
57	直通	绿	蓝	红
						58	直通	绿	蓝		红
59	直通	绿		红	蓝
						60	直通	绿		蓝	红
61	直通		蓝	红	绿
						62	直通		蓝	绿	红
63	直通		红	蓝	绿
						64	直通		红	绿	蓝
65	直通		绿	蓝	红
						66	直通		绿	红	蓝

表1中使用的术语在图18中定义。基本核心配置列于图20，其中共享几个图2所公开的相似点。

应该指出，为了简化所述图解说明，在核心配置图中没有列出(未示出)某些特征，其中包括：

●玻璃间隔物或调整PBS或其他光学部件之间间隙的装置使光程长相等。

●Dump光路。

●在某些棱镜面上的防反射涂层。

●核心输入处的彩色选择材料，允许输入偏振光。

●核心输出处的彩色选择材料，使所有线性输出偏振旋转进入一个平面。

●补偿波片，覆盖玻璃或微显示器上的黑屏蔽。

●与核心组件相关的特征，诸如粘结剂层或光学耦合液。

●液体耦合核心光学部件以外的结构特征(框架)。

●PBS和”扁平”部件之间的间隔元件，保证它们不接触，从而允许包含光学耦合液。

可以提供上列中的任何一项或在图中没有示出的其他特征，以便改变这里公开的任何一种核心配置。

图67举例说明棱镜和核心配置6700，其中给每一个光学元件取名，指示棱镜内每一点上的路程和光的偏振(正如在上面的示意图中，S和P指示偏振，W(白)，G(绿)，红(R)和蓝(B)指示颜色)。还示出与核心配置配合使用的光管理系统的其他部件(光源、聚光镜、和投影透镜)。图68举例说明其他棱镜和核心配置6800。

应该再次指出，举例说明只指出配置的光学。实际的棱镜可能要求附加组件。例如，”清除”偏振器可以插入输入PBS 6710的左边和/或下面，以便改善对比度。这最好是反射偏振器。另外，”衬垫玻璃”可以插入任何PBS之间使从微显示器的反射表面到输出PBS的输出面的光程长相等。采用上述任何一种核心配置时，可以采用液体耦合和/或精密对准角(例如，见图3和5)，而PBS可以是光程长匹配PBS装置(例如，类似图15举例说明的，并按照图16A，16B和17中任何一个构造)。

利用液体接缝的一个优点是，耦合可以更加有效(例如，较少反射)。另一个优点是，通过消除衬垫玻璃和调整液体接缝的厚度来减少组件数的可能性。或者，光路中部件之间的接缝可以是传统的，亦即刚性粘结剂。

无论对于棱镜还是对于核心配置，可用的附加配置替代方案是，用取向45度的反射偏振器代替一个或多个PBS。(此时，这样的反射偏振器由Moxtek，Inc生产)。

在图67和图68中来自棱镜的光输出都是线性偏振的，但绿光偏振方向与红和蓝光的正交。在诸如屏幕等包括线性偏振器的图像投影机等某些图像投影机中，最好所有由棱镜的输出光都是在一个方向上线性偏振的。这可以通过使品红/绿彩色选择与输出光束光串联来完成。

图69举例说明按照本发明实施例的棱镜组件和核心配置6900。给核心配置的组件取名，并指示棱镜组件每一点上的光的路径和偏振。应该指出，可以调整由部分镀银的反射镜6910输入的未偏振光(输入6905)的分配来匹配光源的输出、棱镜(和/或整个光管理系统中其他部件)的特性和观看者的眼睛响应。只是为了示例的目的，所述值选为1/3和2/3。还应指出，为了简化图示，图中所有其他点上均未示出光束的强度。

应该指出，图69只指示配置的光学。实际棱镜组件可能要求附加的组件。更具体地说，例如，1/4波片可以在一个或两个PBS之后插入以便偏斜射线补偿。另外，”衬垫玻璃”可以根据需要插入，使从微显示器反射面到棱镜组件的输出的光程长相等。再次，或者可以利用光路中部件之间的液体耦合(”液体接缝”)，或者利用传统的刚性粘结剂。利用液体接缝的另一个优点是通过消除衬垫玻璃和液体接缝的厚度的调整，可以减少组件数目。

如同上述大多数实施例的情况一样，可用于棱镜组件配置的替代的附加配置方案是用按照某个角度(例如，45度)取向的反射偏振器代替一个或两个(所有)PBS(此时，这样的反射偏振器由Moxtek，Inc.生产)。对于微显示器的安装，可以利用直接安装，诸如用粘结剂把微显示器粘贴在棱镜组件的PBS一个或多个面上，或利用其他粘贴技术(例如，见Berman等人的美国专利申请，序列号10/251,104，题为”在硅酮(LCoS)和其他敏感装置上安装液晶的方法和设备”，律师行档案号No.26508.00901，2002年9月20日提交)。

在本发明正在描述的推荐的实施例中，为清楚起见，采用了具体的术语。但是，本发明不准备限于这样选定的具体术语，应该明白，每一个具体的元件都包括了所有以类似方式操作的技术等效物。例如，当描述由成卷的聚碳酸酯构造的间隔物装置时，任何其他等效的装置，诸如几何形状(正方形、三角形、五角形、六角形等)其他形状的聚碳酸酯卷或任何其他材料或具有等效功能或能力的任何其他装置，无论是否在这里列出，均可以用以替代。偏振器、波片、分束器、滤光镜、或其他光学部件的描述可以用具有类似功能的部件代替。部件的位移和/或角度关系已可以改变或重新安排，而且仍旧具有与本发明一致的光学特性。此外，本发明者认识到，现在未知的新开发的技术也可以代替所描述的部件，而且仍旧没有脱离本发明的范围。

本发明主要结合LMS进行描述，所述LMS利用带有微显示器的核心，它通过各个轴的旋转偏振进行操作。但应明白，根据这里提供的描述，本发明可以用带有其他类型的微显示器的装置实施(例如，散射、吸收、基于微显示器的衍射)或不用微显示器构造的光学装置。

显然，鉴于上述技术，本发明的许多修改和变化都是可能的。因此，应该明白，在后附的权利要求书的范围内，本发明可以用这里具体描述的以外的其他方法实施。

Claims (69)

1.一种核心，它包括：

设置在四个象限的棱镜组件，所述棱镜组件包括：

第一象限上的输入面，

第二象限上的第一和第二面，

第三象限上的输出面，以及

第四象限上的第三和第四面，

其中：

所述四个面中的一个附着有红光微显示器；

所述四个面中的一个附着有绿光微显示器；

所述四个面中的一个附着有蓝光微显示器；以及

所述棱镜组件包括有助于把通过所述输入面进入所述棱镜组件的光分成分量红光、绿光和蓝光光束的光学部件，这些光束各自射向所述红光、绿光和蓝光微显示器中相应的一个，在这里光束被反射，然后射向所述输出面。

2.如权利要求1所述的核心，其特征在于：所述第二象限与所述第四象限处于对角线位置，所述输入面与所述第四面相邻，所述输出面与所述第三面相邻。

3.如权利要求1所述的核心，其特征在于：所述第二象限与所述第四象限处于对角线位置，所述输入面与所述第一面相邻，而所述输出面与所述第三面相邻。

4.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第二面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

5.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；

所述红光微显示器附着在所述第二面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

6.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第二面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

7.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第四面上；

所述绿光微显示器附着在所述第二面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

8.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；

所述红光微显示器附着在所述第三面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

9.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第四面上；

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

10.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

11.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

12.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

13.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

14.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第一面上。

15.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第一面上。

16.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

17.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

18.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

19.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第四面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

20.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第一面上。

21.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第一面上。

22.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

23.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

24.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

25.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

26.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

27.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

28.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

29.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

30.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

31.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第四面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

32.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

33.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

34.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

35.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

36.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

37.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；

所述红光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

38.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第一面上。

39.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第一面上。

40.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

41.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

42.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

43.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第四面上；

所述绿光微显示器附着在所述第一面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

44.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第一面上。

45.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第一面上。

46.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

47.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第二面上。

48.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

49.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述红光微显示器附着在所述第二面上。

50.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述蓝光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

51.如权利要求1所述的核心，其特征在于：

所述红光微显示器附着在所述第三面上；

所述蓝光微显示器附着在所述第四面上；以及

所述绿光微显示器附着在所述第二面上。

52.如权利要求1所述的核心，其特征在于：每个象限包括设置在所述棱镜组件中光程长匹配位置上的光程长匹配的分束器。

53.如权利要求52所述的核心，其特征在于：所述微显示器通过直接安装技术附着在它们相应的象限面上。

54.如权利要求1所述的核心，其特征在于：每个象限包括设置在光程长匹配位置上的至少一个光学部件。

55.如权利要求1所述的核心，其特征在于：每个象限包括光程长匹配的分束器。

56.如权利要求55所述的核心，其特征在于：所述分束器设置在光程长匹配的位置上。

57.如权利要求55所述的核心，其特征在于：每个分束器包括角重叠在一起的两个配对的棱镜，其中重叠角中重叠的量与通过每个棱镜的光程长之差成正比。

58.如权利要求1所述的核心，其特征在于：至少一个象限包括部分镀银的反射镜。

59.如权利要求1所述的核心，其特征在于：在所述各面中至少一个面和附着其上的微显示器之间设置选色镜和彩色选择类型滤光镜中的至少一种。

60.如权利要求1的核心，其特征在于还包括附着在所述输入面上的反射线性偏振器。

61.如权利要求60所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第三面上；

所述红光微显示器附着在所述第二面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

62.如权利要求60所述的核心，其特征在于：至少一个微显示器附着在不同于权利要求59所规定的面上。

63.如权利要求2所述的核心，其特征在于：至少一个微显示器附着在不同于权利要求4所规定的面上。

64.如权利要求3所述的核心，其特征在于：至少一个微显示器附着在不同于权利要求4所规定的面上。

65.如权利要求1所述的核心，其特征在于：至少一个微显示器附着在不同于权利要求4所规定的面上。

66.如权利要求1所述的核心，其特征在于：所述第一象限包括附着在所述第一象限的与所述输入面相邻的面上的前表面反射镜。

67.如权利要求66所述的核心，其特征在于：

所述绿光微显示器附着在所述第四面上；

所述红光微显示器附着在所述第三面上；以及

所述蓝光微显示器附着在所述第一面上。

68.如权利要求67所述的核心，其特征在于还包括设置在所述棱镜组件和所述前表面反射镜之间的波片。

69.如权利要求66所述的核心，其特征在于：至少一个微显示器附着在不同于权利要求65所规定的面上。

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