CN1790097A - 投影显示光学系统及具有此光学系统的投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种投影显示光学系统，适用于反射式显示元件，包括产生照射光束的光源、具有若干个滤光块且每一滤光块均可选择性地使得所需要波段的色彩光束通过并使其它波段的色彩光束反射的色轮、与色轮构成光反射通道的反射镜及投影镜头。当照射光束以既定入射角入射于色轮并在色轮及反射镜之间的光反射通道多次反射后，可以产生若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束并照射于反射式显示元件上，使得反射式显示元件被划分成若干个色块影像；接着，若干个色块影像通过投影镜头投射于屏幕。最后，借助一控制单元控制色轮转速及反射式显示元件，构成投射动态色彩影像的投影装置。

Description

投影显示光学系统及具有此光学系统的投影装置

【技术领域】

本发明涉及一种投影显示光学系统，尤指一种适用于反射式显示元件并用来提高光利用率的投影显示光学系统及具有此光学系统的投影装置。

【背景技术】

有关背投影技术的研究是当今显示领域的技术焦点之一，目前应用于背投影的主要显示技术有LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)、DLP(DigitalLight Processing，数字光处理)以及LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶显示)，其中LCoS背投技术的优势在于高分辨率、高亮度的特性，而且其结构简单，成本降低的潜力大。

目前LCoS光学引擎架构可大致分为三片式及单片式，三片式LCoS的原理是通过分光棱镜将光束分为R(红)、G(绿)、B(蓝)光之后，再分别将光束投射入三片LCoS面板，反射的三色影像经过合光系统加以结合形成彩色影像。但是，由于三片式LCoS光学引擎需要三片面板，并需要结合多项的分光、合光光学系统，因此体积较大、成本也较高，因此三片式LCoS难以被推广使用，而只能朝高阶的专业用途发展。单片式LCoS光学引擎9，如图1所示，它是以快速旋转的色轮90(Color Wheel)将白光形成循序的R(红)、G(绿)、B(蓝)光，该三原色光依次经过第一重放透镜91、透镜阵列92、偏极转换器93(PS Converter)、第二重放透镜组94、偏极化分光镜95、LCoS面板96及投影镜头97等光学元件，并且使得三原色光与驱动程序产生的R(红)、G(绿)、B(蓝)画面同步，便形成分色影像。频率足够快时，由于人眼视觉暂留的特性，观察者便可以看见彩色的投影画面。单片式光学引擎占用空间相对较小，仅需一片面板，系统架构比较简单，在成本上具竞争优势，因此具有推广使用的前景。但是，在理想状态下，假设RGB三色光的光强度相同，从光源出来的可见光，经由色轮的分时分色到达LCoS面板上的光能量或光亮度仅剩下原有的1/3，亮度明显降低。为了保证投影品质，就必须提高用作光源的灯泡功率，从而导致灯泡寿命缩短，光学投影机的成本增加。

为解决现有单片式LCoS的投影显示光学系统的光利用率低的问题，现已有诸多方案推出，例如由美国专利第6,669,343号所揭示的投影显示光学系统，请参图2所示，该投影显示光学系统8主要包括有光源80、透镜阵列81、聚光透镜82、分色装置83、偏极转换器84、偏极化分光镜85、LCoS面板86，以及投影镜头87，投影原理主要是利用两个双色镜830、831将光路分成三路，而后利用三个旋转棱镜832、833、834将RGB三色依序的在LCoS面板86上由上而下进行扫描，因为同时有三个颜色照在LCoS面板86上，在理想状态下，光利用率可达100％，但是该系统需要同时有三个旋转棱镜及多个双色镜等，从而使其组装及调整都比较复杂、困难。因此，该设计在实现较高光亮度的同时，却牺牲了对单片式LCoS所期望的架构简单、成本低廉的优势。

另一解决方案，请参图3所示，它是由美国专利第6,702,446号所揭示的投影显示光学系统，该投影显示光学系统7主要包括有光源70、聚光透镜71、光导管(light guide)72、色轮73、控制装置74，以及影像显示模组75，其中光导管72的功能是让从左方来的入射光进入，然后再均匀的射出并到达色轮73，假设在某一时间点，R光通过，GB两色光反射回光导管72内，因为在光导管72的左侧面镀有反射镜面，只留一小孔供从光源来的光通过，所以GB两色光会被反射，并从右边开口射出到色轮73上，这样就可以被再次利用。然而，因为进行中的光路为扩散光路，所以其光回收率无法达到100％，况且因光速甚快，通常当GB光被反射回到色轮时，光轮还未能被及时切换到G光或B光可以通过的镀膜面，因此该投影显示光学系统7对光利用率的提高仍然有限。

因此，有必要对现有的投影显示光学系统作进一步改进。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种可提高光利用率并具良好影像品质的投影显示光学系统及具有此光学系统的投影装置，而且用于该光学系统及其装置中的光学元件还具有较高的使用寿命，从而降低成本。

依据本发明的上述目的，本发明提供一种投影显示光学系统，适用于反射式显示元件，其包括有可提供照射光束的照射模组、可将照射光束分离成若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束并照射于反射式显示元件上的分光模组，以及投影镜头，其中分光模组具有一可旋转的色轮及一反射镜，该色轮是由所需滤光块组成，每一滤光块均可选择性地使得所需要波段的色彩光束通过并使其它波段的色彩光束反射，使得色轮与反射镜构成光反射通道，当照射光束以既定入射角入射于色轮上并在色轮及反射镜之间的光反射通道多次反射后，可产生若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束照射于反射式显示元件，使得反射式显示元件被划分成若干个色块影像；而投影镜头是将若干个色块影像投射于屏幕上。

上述照射模组包括光源及抛物反射镜，可以提供准直的照射光束。

上述抛物反射镜也可以由椭球反射镜来代替，但还需要一准直透镜，以提供准直的照射光束。

在上述准直透镜与椭球反射镜之间还可以设置光导管，其中汇聚光源发射的光束进入光导管，使其均匀化后再发射至准直透镜。

当反射式显示元件为反射式液晶元件(LCoS面板)时，该投影显示光学系统还得需要一偏极转换器，其设置于色轮与反射式显示元件之间，可以将这些色彩光束偏极化后照射于反射式显示元件。

在上述投影显示光学系统中还设置有一偏极化分光镜，其设置于投影镜头与反射式显示元件之间，并将来自偏极转换器的偏极化的色彩光束反射至反射式显示元件。

上述偏极化分光镜也可以设置于偏极转换器与反射式显示元件之间，并将来自反射式显示元件的偏极化的色块影像反射至投影镜头。

相较于现有技术，本发明投影显示光学系统及具有此光学系统的投影装置设置有色轮与反射镜，并且在色轮与反射镜之间形成了光反射通道，当照射光束经过色轮的选择性透射及在反射镜与色轮之间的多次反射之后，可在同一时间点分离出若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束，这样可以提高光利用率。

【附图说明】

图1是现有单片式LCoS光学引擎架构示意图。

图2是其中一现有投影显示光学系统的示意图。

图3是另一现有投影显示光学系统的示意图。

图4A是本发明投影显示光学系统的第一实施例。

图4B是在图4A所示的光学系统中的部分光束路径示意图。

图4C是本发明投影显示光学系统的第二实施例。

图4D是在图4C所示的光学系统中的部分光束路径示意图。

图5是位于本发明投影显示光学系统的色轮上的滤光块的分布图。

图6A是在本发明投影显示光学系统的色轮旋转的第一时间点，三色光形成于LCoS面板上的色块影像的分布状况。

图6B是在本发明投影显示光学系统的色轮旋转的第二时间点，三色光形成于LCoS面板上的色块影像的分布状况。

图6C是在本发明投影显示光学系统的色轮旋转的第三时间点，三色光形成于LCoS面板上的色块影像的分布状况。

图7A是在本发明投影显示光学系统的色轮旋转的第一时间点，三色光形成于LCoS面板上的色块影像的分布状况，其中三色光发生部分重叠。

图7B是在本发明投影显示光学系统的色轮旋转的第二时间点，三色光形成于LCoS面板上的色块影像的分布状况，其中三色光发生部分重叠。

图7C是在本发明投影显示光学系统的色轮旋转的第三时间点，三色光形成于LCoS面板上的色块影像的分布状况，其中三色光发生部分重叠。

【具体实施方式】

请参图4A所示，本发明投影显示光学系统1是适用于反射式显示元件，在本实施例中，反射式显示元件采用的是LCoS面板，该投影显示光学系统1主要包括有照射模组、分光模组、极化转换模组、影像显示模组，以及控制模组，其中照射模组是用来提供照射光束，其包括有光源10、反射器11、过滤镜12、准直透镜13；分光模组是用来使得照射光束分离成若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束并照射于反射式显示元件上，其主要包括有反射镜14及色轮16(Color Wheel)，而在本实施例中，在光束行进的路径上还提供有孔型格栅元件15、重放透镜17、线型格栅元件18，以及透镜阵列19；极化转换模组是用来将未被极化的光转换为所希望的线性极化光，其包括有偏极转换器20(PS Converter)及偏极化分光镜21(Polarization Beam Splitter，简称PBS)；影像显示模组是用来将反射式显示元件上的影像图案投射在屏幕上，在本实施例中，其主要包括有LCoS面板22及投影镜头23；控制模组主要用来控制光源10及驱动LCoS而板22，其主要包括有光源控制装置24及驱动控制装置25，并经过马达驱动器与色轮16同步，同时还可将影像信息发送给LCoS面板22。

上述光源10可以是高压放电灯管，其可通过弧光放电发射出白光。

上述反射器11可包围光源10并使光源发出的光反射至特定方向，该反射器11可以是椭球反射镜，也可以是抛物反射镜，不同之处在于：抛物反射镜可使得光源发出的光近似平行光，而椭球反射镜可使得光源发出的光近似汇聚光。在本实施例中，反射器11是椭球反射镜。

上述过滤镜12是紫外-红外线过滤镜(UV-IR fillter)，其可以过滤照射光束中的紫外线与红外线。

由光源10提供的光线经过反射器11的反射而形成汇聚光束，汇聚光束经过上述准直透镜13之后形成平行光束，当然该汇聚光束也可以先进入一光导管(可参照图3所示的光导管72)，将其均匀化之后再发射至准直透镜13。

上述色轮16是倾斜设置于平行光束的入射通道上，其可以高速旋转并产生投影图像中的全彩色，该色轮16是由所需滤光块组成，每一滤光块均可选择性地使得所需要波段的色彩光束通过并使其它波段的色彩光束反射，且反射出去的光束与入射光束具有一定夹角，因此在色轮16的光入射面的一侧形成有白光的入射通道与反射通道，而在色轮16的光透射面的一侧则形成了若干个与色彩光束相对应的光透射通道。在本实施例中，色轮16被分隔为三大区域，每一区域均由三个滤光块组成，即RGB(红、绿、蓝)滤光块，如图5所示。当然，也可以根据需要将色轮分隔为所需数目的区域。

上述孔型格栅元件15是设置于光反射通道上，用来调整照射光束的截面形状使得所通过的照射光束能准确地投射在色轮16上。

上述反射镜14是一平面镜，其与色轮16平行配置，并且还位于色轮16的光反射通道上，借此可将来自于色轮16上的反射光束再次反射至色轮16的其它位置上。当照射光束射向色轮16时，部分波段的光束经过色轮16的对应滤光块的选择性透射而穿过色轮，并在与其对应的光通道中传播，而另一部分波段的光束则被色轮16反射回去，该部分被色轮16反射的光束将会被反射镜14再次反射至色轮16的其它滤光块所在的位置处，通过不断的选择性透射及反射，最终全部照射光束均会被色轮16分离并透射出去，并且产生若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束，在本实施例中，主要是会被分离为三种有色光束(容后详述)。因为光反射的速度非常快，因此照射光束的三原色光几乎是在同一时间点被透射出去，这样光利用率可达100％。

上述重放透镜(relay lens)17、透镜阵列(lens array)19及线型格栅元件18是设置于色轮与反射式显示元件之间，并位于被色轮16透射出去的三原色光束的光传输通道上，可用来调整三原色光束的光流密度使其能量均匀传输，而其中的线型格栅元件18主要是用来调制这些色彩光束照射于反射式显示元件上的色块影像大小，从而使得这些光束能够准确的投射于反射式显示元件上。

上述偏极转换器20(PS converter)是用来接受未被极化的光，并将它转换成所希望的线性极化光，在本实施例中，它是将未被极化的光转换成S偏光，以提高光利用率。

上述偏极化分光镜21(PBS)是由两个45度等腰直角棱镜底边黏合而成的棱镜，其设置于投影镜头23与反射式显示元件之间，当非线性偏极化光入射至PBS 21时，PBS 21会反射入射光的S偏光(垂直于入射线的平面)，而让P偏光(平行于入射线的平面)通过。因此，当非线性偏极化光经过上述偏极转换器20的偏极化转换后，所希望的线性极化光(S偏光)将会全部入射至PBS21，并且被PBS 21全部反射而入射至LCoS面板22上，如图4B所示。此外，该PBS 21还可以将入射到LCoS面板22上的光束与反射后的光束分开。

上述LCoS面板22是反射式显示元件，用于接受入射光并将所需的影像加到入射光上，并且当液晶显示为亮态时，S偏光将改变成P偏光，而P偏光将会穿过PBS 21(请参图4B所示)，而最后会进入投影镜头23，然后通过投影镜头23将成像光放大并将其投射到显示屏幕(未图示)上，这样就可得到所需的影像。

本发明投影显示光学系统1也可以采用如图4C所示的实施例，其与图4A所示的光学系统的不同之处在于：LCoS面板22与PBS 21的相对位置不同，即PBS 21是位于LCoS面板22与偏极转换器20之间，且其光路行进的路径也略有不同。在图4C所示的光学系统中，偏极转换器20的主要作用是将未被极化的光转化为P偏光，如图4D所示的该系统的部分光束路径，P偏光将会全部穿过PBS 21而到达LCoS面板22上，P偏光经过LCoS面板22的调制后将被改变为S偏光，最终该S偏光将会被PBS 21全部反射而进入投影镜头23，然后再通过投影镜头23将成像光放大并将其投射到显示区域(未图示)上，这样也可以得到所需要的影像。

请继续参照图4A与图5所示，当色轮16在第一时间点进行旋转时，照射模组射出的平行光束第一次入射分光模组，假设R光先行穿过了色轮16上的第一红色滤光块(R)而进入第一通道a，而GB光则被反射到位于色轮16前方的反射镜14，GB光经反射镜14的反射后再度进入色轮16，此时G光会穿过色轮16上的第一绿色滤光块(G)而进入第二通道b，而B光则又被反射至反射镜14，B光经反射镜14的再度反射后穿过色轮16，最后进入第三通道c。由此可看出，在第一时间点上，白光的三原色RGB分别通过了通道a、b、c，然后再经过适当的透镜阵列19及光学镜组(包括重放透镜17与线型格栅元件18)之后，三个通道的有色光束(RGB)均将入射至影像显示模组中，并入射到LCoS面板22上。假设a通道的光束是照射在LCoS面板22上的右边1/3的面积上，b通道的光束是照射在LCoS面板22的中间位置，而c通道的光束是照射在LCoS面板22的左边1/3的而积上。因此，在第一时间点由三原色光(RGB)形成的色块影像在LCoS面板上的分布如图6A所示。

当色轮16转到下一个时间点(第二时间点)时，进入通道a、b、c的三原色光也发生了变化，依次为GBR，当这些三原色光入射到LCoS面板22上时，所形成的色块影像的分布状况如图6B所示。同理，在第三个时间点上，进入通道a、b、c的三原色光依次为BRG，而在LCoS面板22上形成的色块影像的分布状况如图6C所示。

结合图6A至6C所示的由三原色光投射在LCoS面板22上的色块影像的分布状况，可以知道，在LCoS面板22的右边1/3面积上，RGB三色光将依次并会循环照射于其上，因为视觉暂留的效应，而可以合成所需要的色彩。同理，在LCoS面板22的其它区域上也同样可以合成所需要的色彩。由于色轮16的高速转动，三色光可以不停地循环，使得在理想状态下的光利用率达到100％，从而提高影像品质。另外，由于本发明投影显示光学系统1所采用的旋转构件仅有色轮16一个，因此机构调整简单，便于使用。

此外，当三色光照射LCoS面板22时，可能会发生部分重叠的情况，从而在重叠处将产生具有互补色的色块影像，如图7A所示，当R光与G光照射LCoS面板22上时，发生部分重叠，重叠处产生互补色黄色(Yellow，简称Y)，并且每次重叠的宽度、面积等同；G光与B光照射LCoS面板22时，发生部分重叠，重叠处产生互补色青色(Cyan，简称C)，并且每次重叠的宽度、面积也等同。当色轮16依序转动时，请接着参考图7B所示，B光与R光照射LCoS面板22时，发生部分重叠，重叠处产生互补色洋红(Magenta，简称M)，并且每次重叠的宽度、面积等同。同理在图7C中也出现了部分重叠的情况。

请参考图7A至7C所示，LCoS面板22也会同时产生类似图6A至6C的色彩变化，不过三原色光每次皆会部份重叠而依序产生互补色光。非重叠区域可混合RGB三原色光产生多种变化的色彩；至于重叠区域也可混合CMY互补色光产生多种变化的色彩，而当投影所需的颜色为黑色K时，只需要关闭LCoS面板，就不会产生任何色彩而呈现为黑色。

在影像处理时，控制模组将会依据色轮16转动的速率及角度来控制LCoS面板22上相对应的像素(Pixel)点，并作256阶的灰阶控制，配合视觉暂留效应，在极短的时间内混合RGB三种颜色，创造出一千六百万余种颜色的变化，从而可形成高品质的彩色画面。

由上述实施例所揭示的本发明投影显示光学系统及具有此光学系统的装置是利用了反射镜14与色轮16来提高光利用率，而该原理还可以应用于DLP(Digital Light Processing，数字光处理)投影技术中，而DLP投影技术的主要特点是它利用了数字微镜装置(Digital Micromirror Device，简称DMD)而非LCoS面板，因两者的影像反射原理类似，在此不作详细介绍。需注意的是，当使用DMD微镜装置时，可省略使用偏极转换器及偏极化分光镜。

Claims (44)

1.投影显示光学系统，适用于反射式显示元件，其包括有用来提供照射光束的照射模组、可分离照射光束并得到所需光束的分光模组，以及投影镜头，其中分光模组具有由若干个滤光块组成的色轮，位于色轮上的每一滤光块均可以选择性地使得所需要波段的色彩光束通过并使其它波段的色彩光束反射，其特征在于：分光模组具有一反射镜，其位于反射光束所在的光路径上，用来接受并反射被色轮反射的光束，从而使得色轮与反射镜构成光反射通道，当照射光束以既定入射角入射色轮并于色轮及反射镜之间的光反射通道多次反射后，可以产生若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束并照射于反射式显示元件上，使得反射式显示元件被划分成若干个色块影像，并且这些色块影像将借助投影镜头投射于屏幕上。

2.如权利要求1所述的投影显示光学系统，其特征在于：照射模组包括光源及抛物反射镜，可以提供准直的照射光束。

3.如权利要求1所述的投影显示光学系统，其特征在于：照射模组包括光源、椭球反射镜及准直透镜，通过椭球反射镜汇聚光源发射的光束后，再经由准直透镜提供准直的照射光束。

4.如权利要求3所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有一光导管，汇聚光源发射的光束可以进入该光导管，使其均匀化后再发射至准直透镜。

5.如权利要求2或3所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有透镜阵列，其可以将来自分光模组的这些色彩光束均匀化后再照射于反射式显示元件。

6.如权利要求1所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有孔型格栅元件，其设置于光反射通道上并用来调整照射光束的截面形状。

7.如权利要求1所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有线型格栅元件，其设置于色轮与反射式显示元件之间用来调制这些色彩光束照射于反射式显示元件上的滤光块影像大小。

8.如权利要求1所述的投影显示光学系统，其特征在于：当反射式显示元件是一反射式液晶元件时，该投影显示光学系统还会包括一偏极转换器，其设置于色轮与反射式显示元件之间，可以将这些色彩光束偏极化后照射于反射式显示元件。

9.如权利要求8所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有偏极化分光镜，其设置于投影镜头与反射式显示元件之间，并可以将来自偏极转换器的偏极化的色彩光束反射至反射式显示元件。

10.如权利要求8所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有偏极化分光镜，其设置于偏极转换器与反射式显示元件之间，并可以将来自反射式显示元件的偏极化的色块影像反射至投影镜头。

11.如权利要求3所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括一过滤镜，其设置于准直透镜与光源之间。

12.如权利要求1所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括一重放透镜，其设置于色轮与反射式显示元件之间，可将若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束照射于反射式显示元件上。

13.一种投影显示光学系统，可以提高光利用率，其主要包括有用来提供照射光束的光源、由若干个滤光块组成的色轮、可以形成影像的反射式显示元件，以及可以将反射式显示元件上的影像投射于影像显示区域中的投影镜头，其中色轮上的每一滤光块均可以选择性地使得所需要波段的色彩光束通过并使其它波段的色彩光束反射，其特征在于：反射光束所在的光反射通道与原照射光束的光入射通道均位于色轮的同一侧并且两通道之间具有一定夹角，而从色轮透射出去的色彩光束则位于色轮的另一侧并且形成了光透射通道；在反射光束的光反射通道上设置有反射镜，用来接受来自于色轮的反射光束，该反射镜可将该反射光束再次反射至色轮的其它滤光块上以再次进行选择性透射，通过这种方式使得由光源产生的照射光束均将会从色轮透射出去并形成若干个沿不同光路径行进的色彩光束；反射式显示元件是位于色彩光束的光透射通道上，用来接受色彩光束，并可被划分成若干个色块影像，而这些色块影像均将通过投影镜头投射于影像显示区域中。

14.如权利要求13所述的投影显示光学系统，其特征在于：色轮是倾斜设置于照射光束的入射通道上，而反射镜是与色轮平行配置。

15.如权利要求14所述的投影显示光学系统，其特征在于：反射式显示元件是LCoS面板。

16.如权利要求15所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有一偏极转换器，其设置于色轮与反射式显示元件之间，可将这些色彩光束偏极化转换。

17.如权利要求16所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有偏极化分光镜，其设置于投影镜头与反射式显示元件之间，并可以将来自偏极转换器的偏极化的色彩光束反射至反射式显示元件上，然后来自于反射式显示元件的色块影像将通过该偏极化分光镜而入射至投影镜头。

18.如权利要求16所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括偏极化分光镜，其设置于偏极转换器与反射式显示元件之间，而来自于偏极转换器的偏极化的色彩光束将会全部通过该偏极化分光镜，并到达反射式显示元件上，并且该偏极化分光镜还可将来自反射式显示元件的偏极化的色块影像反射至投影镜头。

19.如权利要求13、17或18所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有一抛物反射镜，其包围光源以提供准直的照射光束。

20.如权利要求13、17或18所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有一椭球反射镜，其包围光源并汇聚照射光束。

21.如权利要求20所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有一准直透镜，当照射光束经过准直透镜之后可形成准直的照射光束。

22.如权利要求21所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有一光导管，由光源发射的照射光束经由椭球反射镜的汇聚后可以再进入光导管，这样可将光束均匀化后再发射至准直透镜。

23.如权利要求13、17或18所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括透镜阵列，其可以将来自色轮的这些色彩光束均匀化后再照射于反射式显示元件。

24.如权利要求23所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有孔型格栅元件，其设置于光反射通道并用来调整照射光束的截面形状。

25.如权利要求24所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有线型格栅元件，其设置于色轮与反射式显示元件之间用来调制这些色彩光束照射于反射式显示元件上的色块影像大小。

26.如权利要求22所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括有一过滤镜，其设置于准直透镜与光源之间。

27.如权利要求21所述的投影显示光学系统，其特征在于：在该投影显示光学系统中还包括一重放透镜，其设置于色轮与反射式显示元件之间，可以将若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束照射于反射式显示元件上。

28.如权利要求13或14所述的投影显示光学系统，其特征在于：反射式显示元件是DMD数字微镜装置。

29.一种分光装置，可应用于投影显示光学系统中以提高光利用率，其包括有一可旋转的色轮，该色轮是由所需滤光块组成，每一滤光块均可选择性地使得所需要波段的色彩光束通过并使其它波段的色彩光束反射，其特征在于：位于反射光束所在的光路径上还设置有一反射镜，用来接受并反射该反射光束，从而在色轮与反射镜之间形成光反射通道，当可见光束以既定入射角入射于色轮并在色轮及反射镜之间的光反射通道多次反射后，可产生若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束，从而提高光利用率。

30.如权利要求29所述的分光装置，其特征在于：色轮与反射镜是平行配置，且可见光束是以一定角度倾斜入射至色轮上。

31.一种投影装置，可以提高光利用率，其包括有照射模组、分光模组、影像显示模组及控制模组，其中照射模组具有一光源，用于提供照射光束；分光模组具有一可旋转的色轮，该色轮是由所需滤光块组成，每一滤光块均可选择性地使得所需要波段的色彩光束通过并使其它波段的色彩光束反射；影像显示模组包括有显示元件及投影镜头，显示元件是用来接受来自于分光模组的色彩光束并将其调制以输出具有影像图案的彩色光，投影镜头是用来将具有影像图案的彩色光投射在所需区域上；控制模组主要是用来控制光源、色轮转动速率及施加于反射式显示元件上的电信号，其特征在于：在由色轮所形成的反射光束的路径上设置有一反射镜，用来接受并反射该反射光束，从而在色轮与反射镜之间构成光反射通道，当照射光束以既定入射角入射色轮并于色轮及反射镜之间的光反射通道多次反射后，可产生若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束，这些色彩光束将会同时被显示元件接受，经过调制之后，将由投影镜头投射出去。

32.如权利要求31所述的投影装置，其特征在于：色轮是倾斜设置于照射光束的入射通道上，而反射镜是与色轮平行配置。

33.如权利要求31所述的投影装置，其特征在于：显示元件为反射式显示元件。

34.如权利要求32所述的投影装置，其特征在于：当反射式显示元件是一反射式液晶元件时，该投影装置还包括有一偏极转换器，其设置于色轮与反射式显示元件之间，将这些色彩光束偏极化后照射于反射式显示元件。

35.如权利要求34所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有一偏极化分光镜，其设置于投影镜头与反射式显示元件之间，并将来自偏极转换器的偏极化的色彩光束反射至反射式显示元件。

36.如权利要求34所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有偏极化分光镜，其设置于偏极转换器与反射式显示元件之间，并将来自反射式显示元件的具有影像图案的偏极化的彩色光反射至投影镜头。

37.如权利要求33、35或36所述的投影装置，其特征在于：照射模组还包括有一抛物反射镜，其可使得光源发出的照射光束准直。

38.如权利要求33、35或36所述的投影装置，其特征在于：照射模组还包括有椭球反射镜及准直透镜，通过椭球反射镜汇聚光源发射的光束后，再经由准直透镜提供准直的照射光束。

39.如权利要求38所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有一光导管，汇聚光源发射的光束可以进入光导管，并使其均匀化后再发射至准直透镜。

40.如权利要求33所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有透镜阵列，其可将来自分光模组的这些色彩光束均匀化后再照射于反射式显示元件。

41.如权利要求33所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有孔型格栅元件，其设置于光反射通道并用来调整照射光束的截面形状。

42.如权利要求33所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有线型格栅元件，其设置于色轮与反射式显示元件之间并用来调制这些色彩光束照射于反射式显示元件上的滤光块影像大小。

43.如权利要求38所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有一过滤镜，其设置于准直透镜与光源之间。

44.如权利要求33所述的投影装置，其特征在于：该投影装置还包括有一重放透镜，其设置于色轮与反射式显示元件之间，可以将若干个不同波段且以不同光路径行进的色彩光束照射于反射式显示元件。

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