CN1979332A - 投影系统和减小投影系统中的光学噪声的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种投影系统以及用于减小该投影系统中的噪声的方法，所述投影系统包括：光源单元；照明器，用于聚集从光源单元供应的光；衍射装置，用于从照明器接收光并且识别图像；投影透镜，用于投影通过衍射装置识别的图像；屏幕，用于显示投影的图像。光源单元包括供应不同颜色的光的多个光源，照明器包括光合成单元和偏振分光器，光合成单元用于合成从光源单元供应的光，偏振分光器用于反射合成的光的至少一种偏振光并且透射与反射的光垂直的另一种偏振光，相差狭缝设置在偏振分光器与衍射装置之间。因此，提供了减小光学噪声的小型光学系统。

Description

投影系统和减小投影系统中的光学噪声的方法

本申请要求于2005年12月6日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第2005-0118411号的利益，通过引用将上述申请的公开包含于此。

技术领域

本发明涉及一种投影系统。更具体地讲，本发明涉及一种使用衍射装置(diffraction device)的投影系统以及用于减小光学噪声的方法。

背景技术

通常，投影系统将显示装置产生的图像投影到屏幕上以提供大的图像。这种投影系统包括：光学单元，具有发射光的光源；照明器，聚集光源发出的光；显示装置，使用照明器供应的光来产生图像；投影透镜，将光从显示装置投影到屏幕上，从而在屏幕上显示图像。

二维空间光调制器使用数字微镜装置(DMD)或者液晶显示器(LCD)。衍射装置被用作空间光调制器，其将图像实现城一维的或者线光束。这里，衍射装置被内置在光栅光阀(GLV)、空间光调制器(SOM)或者栅电机系统(GEMS)。从光源发射出的光通过镜子被衍射装置衍射然后传播到投影透镜上。

传统的投影系统包括用于红、绿、蓝(RGB)光源的每一种的镜子，从而增大了系统的尺寸。另外，需要更多的时间来布置和调节光学装置，并且增大了故障率。

衍射装置包括盖玻璃，用于防止被氧化或者与外部物质接触。但是，盖玻璃反射光，从而降低图像的对比度。当光沿着与衍射装置衍射的方向不同的方向被衍射时，光学噪声以屏幕上的斑点的形式被观察到。

因此，需要外形小的改善的投影系统以及用于减小投影系统中的光学噪声的方法。

发明内容

本发明示例性实施例的一方面是解决至少上述问题和/或缺点并且提供至少以下优点。因此，本发明示例性实施例的一方面是提供一种减小光学噪声的小型投影系统。

本发明示例性实施例的其它的方面和/或优点一部分将在以下描述中被阐述，一部分将通过以下描述变得清楚，或者可通过实施本发明学习到。

本发明示例性实施例的上述和/或其它方面也可通过提供一种投影系统来实现，所述投影系统包括：光源单元；照明器，用于聚集从光源单元供应的光；衍射装置，用于从照明器接收光并且产生图像；投影透镜，用于投影通过衍射装置产生的图像；屏幕，用于显示投影的图像。照明器包括光合成单元和偏振分光器，光合成单元用于合成从光源单元供应的光，偏振分光器用于反射合成的光的至少一种偏振光并且透射与反射的光垂直的其余的偏振光，衍射装置包括衍射阵列和设置在偏振分光器与衍射装置之间的相差狭缝。

根据本发明示例性实施例的另一方面，光源单元包括供应不同颜色的光的多个光源。

根据本发明示例性实施例的另一方面，相差狭缝包括：透射区域，与衍射阵列对应；相移区域，设置为与透射区域的两侧都相邻，并且将光的相位改变λ/2。

根据本发明示例性实施例的另一方面，所述光的偏振状态被相移区域改变。

根据本发明示例性实施例的另一方面，相差狭缝与偏振分光器结合。

根据本发明示例性实施例的另一方面，所述投影系统还包括扫描单元，所述扫描单元用于扫描被衍射装置衍射的光并且将扫描的光提供给投影透镜。

本发明示例性实施例的上述和/或其它方面也可通过提供一种用于减小投影系统中的光学噪声的方法来实现，所述方法包括以下步骤：聚集从光源单元供应的光；合成从光源单元供应的光；反射合成光的至少一种偏振光并且透射与反射的光垂直的剩余的偏振光；扫描被衍射装置衍射的光并且将扫描的光提供到投影透镜；投影被衍射装置识别的图像；显示投影的图像。

本发明示例性实施例的上述和/或其它方面还可通过提供一种用于减小投影系统中的光学噪声的装置来实现，所述装置包括：用于聚集从光源单元供应的光的装置；用于合成从光源单元供应的光的装置；用于反射合成的光的至少一种偏振光并且透射与反射的光垂直的剩余的偏振光的装置；用于衍射透射的光的装置；用于扫描衍射的光并且将扫描的光提供到投影透镜的装置；用于投影被衍射装置识别的图像的装置；用于显示投影的图像的装置。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明特定示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得清楚，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的投影系统的示意图；

图2显示了根据本发明示例性实施例的衍射装置；

图3显示了根据本发明示例性实施例的相差狭缝。

在整个附图中，相同的标号应该被理解为指代相同的元件、特征和结构。

具体实施方式

在说明书中定义的内容，例如详细的结构和元件用于帮助全面理解本发明的示例性实施例。因此，本领域普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改。另外，为了简明和清楚起见，省略对公知的功能和结构的描述。

以下，将参照图1和图2描述根据本发明示例性实施例的投影系统。图1是根据本发明示例性实施例的投影系统的示意图。图2表示根据本发明示例性实施例的具有相差狭缝(phase difference slit)的衍射装置。

如图所示，根据本发明示例性实施例的投影系统包括光源单元、用于聚集光源单元供应的光的照明器、衍射装置30、扫描单元40和投影透镜50。光源单元包括多个光源11、13和15。照明器包括光合成单元21和偏振分光器23。投影系统还包括：第一光聚集透镜25，与扫描单元40的入射表面相邻，以聚集衍射的光；第二光聚集透镜27，聚集扫描的光以将光引导至投影透镜50；屏幕(未示出)，显示由投影透镜50投影的光。

光源11、13和15提供不同颜色的光。例如，光源11、13和15使用高度均匀和光效率高的激光器。例如，与所提供的小型的投影系统一样，用作光源11、13和15的激光器最好较小。

根据本发明示例性实施例的光源11、13和15提供红光、绿光和蓝光，但是不限于此。另一种方式是，根据显示装置的类型或者输入的视频信号，光源11、13和15可提供的青色光、品红色光或者黄光而不是红光、绿光和蓝光。

光合成单元21将从多个光源11、13和15发射出的光混合。光合成单元21可包括立方体型的二向棱镜或者二向性滤光器。由于根据本发明示例性实施例的投影系统包括光合成单元21，所以也可以不包括通常被设置在传统投影系统中的镜子和棱镜。即，传统的投影系统包括：镜子或透镜，用于将从各个光源发出的光引导至每个衍射装置；棱镜组，用于混合衍射的红光、绿光和蓝光。而在本示例性实施例中，从多个光源11、13和15发射出的光通过光合成单元21被传播到单一的衍射装置30上，从而有利于更小的投影系统。

偏振分光器23反射具有预定光轴的一种偏振光并且透射具有与被反射的光垂直的光轴的另一种偏振光。即，偏振分光器23透射垂直线偏振光(以下，称做P偏振光)并且反射水平垂直线偏振光(以下，称做S偏振光)。

根据本发明的示例性实施例，当偏振分光器23接收到非偏振光时，所述光首先被线偏振然后被分光。为了将光分成偏振光，偏振分光器23包括多个偏振光束分光器棱镜，所述偏振分束器棱镜具有相对于入射表面和发射表面均倾斜的偏振分光表面。入射光通过偏振分束器棱镜的倾斜的偏振分光表面被分成P偏振光和S偏振光。这里，P偏振光被直接发射出而S偏振光被部分地设置在偏振分光器23上的半波片(未示出)转化成P偏振光然后被发射出。入射光通过偏振分光器23变成单一线偏振光被发射出，即，作为P偏振光被发射出。偏振分光器23可包括栅式偏振器(wire grid polarizer)。

如图2所示，衍射装置30包括条纹状的衍射阵列31和形成在衍射阵列31上的相差狭缝33。根据本发明示例性实施例的相差狭缝33与衍射阵列31一体地设置在壳体中。例如，相差狭缝33可设置成壳体的一部分。

衍射阵列31可包括光栅光阀(GLV)、空间光调制器(SOM)或者栅电机系统(GEMS)。衍射阵列31根据外源供应的电子图像信号调制光的衍射效率。

相差狭缝33包括与衍射阵列31对应的透射区域33b以及设置为与透射区域33b的两侧相邻的相移区域33a。

入射的P偏振光“I”沿着与条纹状的衍射阵列31的纵向垂直的方向被衍射。被衍射的光“II”在穿过相移区域33a的同时相对于入射方向在相位上改变λ/2，从而将偏振状态从P偏振光改变为S偏振光。S偏振光入射到扫描单元40上从而被供应到屏幕上。

未被相差狭缝33衍射而被相差狭缝33反射或者沿着与衍射阵列31的纵向平行的方向被衍射的光“III”经过透射区域33b，从而保持其原始的偏振状态，即，保持P偏振光并被传播到偏振分光器23。

因此，具有在投影系统中所需的偏振状态的光入射到扫描单元40上。P偏振光被衍射成S偏振光，或者被反射的P偏振光返回到偏振分光器23。

扫描单元40向左和向右扫描通过衍射装置30作为线型光入射的光，以将光供应到投影透镜50。根据本发明示例性实施例的衍射装置30包括线性空间光调制器，其需要扫描光线以在二维屏幕上显示图像的光学装置。

扫描单元40可包括检电镜，但并不限于此。另外，扫描单元40可以被不同地设置，只要其向左和向右扫描线性图像并且识别二维图像即可。

第一光聚集透镜25和第二光聚集透镜27聚集入射光，以提高光的效率并且将光引导到期望的地方。光聚集透镜25和27可包括凸透镜、物镜或者目镜，但并不限于此。光聚集透镜25和27还包括准直仪，用于校直入射光使其变成各光学装置之间的平行光。

投影透镜50可包括多个透镜，以将被衍射装置30识别的图像投影到屏幕上。投影透镜50包括圆形或非圆形的各种透镜，并且包括具有不同的焦距和半径的透镜，以校正色差和像差。

图3显示了根据本发明示例性实施例的相差狭缝。相差狭缝34具有单独的片形，而不是与衍射装置30形成为一体。

根据本发明示例性实施例的相差狭缝34包括与衍射阵列对应的透射区域34b和设置为相邻于透射区域34b的两侧的相移区域34a。从衍射阵列入射的P偏振光在相移区域34a中相位改变λ/2，从而将偏振状态改变为S偏振光。经过透射区域34b的光保持P偏振光并且传播到偏振分光器。

相差狭缝34可以独立地设置在衍射装置和偏振分光器之间，或者附于偏振分光器上。入射到衍射装置的光线和衍射光之间的角度为3°-5°，非常小。因此，应该穿过相移区域34a的光可能被供应到透射区域34b，从而不必要地产生噪声。相差狭缝34可以设置在与偏振分光器相邻的位置上，或者最好设置在偏振分光器的表面上，以防止所述光学噪声并提高光的效率。

根据本发明示例性实施例的投影系统通过单一的光合成单元21将来自多个光源11、13和15的光混合，并且扫描通过相差狭缝33和34被选择性地偏振的衍射的光，从而识别图像。根据这种结构，减小了光学噪声并且实现了小型投影系统。

如上所述，本发明的示例性实施例提供了一种减小光学噪声的小型投影系统。

虽然已经参照本发明的特定示例性实施例显示并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (8)

1、一种投影系统，包括：

光源单元；

照明器，用于聚集从光源单元供应的光；

衍射装置，用于从照明器接收光并且识别图像；

投影透镜，用于投影通过衍射装置识别的图像；

屏幕，用于显示投影的图像，

其中，照明器包括光合成单元和偏振分光器，光合成单元用于合成从光源单元供应的光，偏振分光器用于反射合成的光的至少一种偏振光并且透射与反射的光垂直的其余的偏振光，衍射装置包括衍射阵列和设置在偏振分光器与衍射装置之间的相差狭缝。

2、如权利要求1所述的投影系统，其中，光源单元包括供应不同颜色的光的多个光源。

3、如权利要求1所述的投影系统，其中，相差狭缝包括：透射区域，与衍射阵列对应；相移区域，设置为与透射区域的两侧都相邻，并且将光的相位改变λ/2。

4、如权利要求3所述的投影系统，其中，所述光包括被相移区域改变的偏振状态。

5、如权利要求1所述的投影系统，其中，相差狭缝与偏振分光器结合。

6、如权利要求1所述的投影系统，还包括扫描单元，用于扫描被衍射装置衍射的光并且将扫描的光提供给投影透镜。

7、一种用于减小投影系统中的光学噪声的方法，所述方法包括以下步骤：

聚集从光源单元供应的光；

合成从光源单元供应的光；

反射合成光的至少一种偏振光并且透射与反射的光垂直的剩余的偏振光；

扫描被衍射装置衍射的光并且将扫描的光提供到投影透镜；

投影被衍射装置识别的图像；

显示投影的图像。

8、一种用于减小投影系统中的光学噪声的装置，包括：

用于聚集从光源单元供应的光的装置；

用于合成从光源单元供应的光的装置；

用于反射合成的光的至少一种偏振光并且透射与反射的光垂直的剩余的偏振光的装置；

用于衍射透射的光的装置；

用于扫描衍射的光并且将扫描的光提供到投影透镜的装置；

用于投影被衍射装置识别的图像的装置；

用于显示投影的图像的装置。

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