TW563372B - Scrolling color sequential illumination system - Google Patents

Description

563372 五、發明說明（l) 相關申請： 於專a: 二1年6月21曰申請之美國第60/299，886 '專申§案主張優先權，該專利

Cy 1 inder，該專利内容在此加入作為參考之田 發明領域： 巧 < 用° 色裝置之照明系統，特別是關於捲動 色并/連、、、具f生才又射表置例如栋用、、态曰4c； — 投射裝置。 < 1，例如使用液阳板之捲動色彩連續性 發明背景： 先前技術說明：

色衫連續性系統廣泛地使用於投射業界。每一單一 ;;:D士”又射匕具有色彩轉輪，其商業化可利用作為偏離 吊’ &彩轉輪位於燈泡之熱點處，該處光線 』之大小為最小的。該位置提供整個板最快速色彩變化。 一# ί :顯不态特別是LC0S顯示器無法操作像DLP顯示器 二’ ’：f。此較慢操作與液晶釋除時間相關以及導致投射 i ΐ f顯著的減小。為了提高系統之光線效率，人們建 4，幅地而是整列地改變色彩。操作色彩連續性系統 之母次前進列實質上使光線輸出雙倍。

# ^ ί使用液晶板之投射裝置之色彩連續性照明應用一項 犯=出現於美國第6266 1 05Β1號專利（表示為1〇5專利）中， «亥利於2000年2月2日公告為epo第〇977422Α2專利。 為了與本發明比較，揭示於丨〇5專利之系統採用反射性 而，、透射性相反之色彩濾波器。如Brennesh〇ltz,

563372 五、發明說明（2)

Matthew S· ’’Color-Sequential LCoS Projectore with a Rotating Drum", SID 2002, Paper 51.4 pp. 1346-1 349，20 0 2,如說明於105專利中形式之反射性色彩濾波器 遭受不良效率及色度之問題。 發明大要： 鑑於先前說明，本發明係關於提供彩色連續性照明系 統（彩色掃瞄系統），其能夠捲動整個顯示板表面之彩色光 線色帶，例如整個LCoS板之液晶顯示板表面。特別地，本發 明係關於提供捲動照明系統，該系統製造及操作非常簡單 以及該系統在彩色色帶間達成充份高度色彩分離以產生高 品質投射影像。 ° 依據本發明第一項，本發明提供裝置以產生捲動彩色 光線之捲動色帶（例如圖3中色帶25及27)，其包含： (a) 組件（1 3)使用來繞著中心軸（3 7)轉動，該組件包含— 組多個透射性色彩濾波器（例如3〇, 31，33)，其沿著中心轴 延伸以及界定出内部體積（49)，週邊（45)，以及兩個相對p 部（47);以及 ％ (b) 反射性表面（3 9 )至少部份位於内部體積（4 9 )内以 收光線，該光線通過週邊（45)以及反射光線離開一端（47 當組件（13)繞著中心軸轉動時反射表面（39)適合保持靜止 的0 依據本發明另外一項，本發明提供捲動方法，其包人. (a)提供一組多個彩色濾波器（例如3〇, 31，33)，二· 波裔由接收光線產生透射性光線· '心

第6頁 563372 五、發明說明（3) 地通動濾波11㈣中_(37)以圓形路徑重複 」例15,17)前之滤波器，該光源具有光學中心 轴（4 1 ) ’貫質上垂直於轉動中心軸（3 7 );以及 (c)轉動遽波器產生透射光線中心轴，使得該中心轴（ 4 3 )並不通過濾波器。 份立特性以及優點詳細揭示於下列說明，其部 本術者了解，或藉由實施下列所說明之 本發明而明瞭。 人們了解先前一般說明以及下列詳細說明只作為本發

明之範例，以及在於提供一個概要或架構以了解本發’’、明之 原理及特性。 x 所包含㈣在於更進一纟了解本發明』及加入以及 =說明書一部份。附圖列舉出本發明各種實施例，以及 Ik者說明作為解釋本發明之原理及操作。 詳細說明： 如先前所說明，本發明係關於照明系統，其提供在液晶 顯示板例如LCoS板上捲動前進式色彩變化，例如 彩變化。

系統使用形成組件（1 3 )之透射性色彩濾波器（3 〇，3 j， 33)，該組件繞著旋轉中心軸（37)轉動。由光源（i5，i7)發 出入射光線通過濾波器以及由反射表面（39)反射。由於該 反射，系統光學中心軸由垂直於旋轉中心軸指向轉動至並 不渡波H 4目交之指肖。該光學中心軸轉動能夠使彩色光線 容易地由組件移除以及避免系統在據波器邊界處發生色彩

563372 五、發明說明（4) 混合之問題，其中光線通過兩個濾波器。參閱美國第6 3 6 1 1 72號專利，該專利於2〇〇1年9月27日公告為pCT第w〇/〇1/72〇 47號專利。 本發明照明系統佈置顯示於圖1中。如該圖所示，系統 11優先地包含燈泡15,積分器17(參閱1 99 7年4月29日美國 第5625738號專利，該專利名稱為Apparatus For Uniformly Illuminating a Light Valve)，可旋轉組件 1、3，以及光學中繼器丨9。燈泡丨5具有橢圓形反射器，其聚焦 光線於積分器1 7之進入視窗。中繼器丨9產生均勻的照明積 分器出口視窗之影像於顯示板2丨上主動區域。 圖1中所顯示光學中繼器包含各種傳統的照明系統組 件，例如紫外線濾波器，冷卻反射鏡，及/或偏極轉變系統。 例如參閱美國第6 1 39 1 57號專利。這些組件一個或多個放 置於中繼器旁之系統其他部份中。同時，組件為選擇性的 以及需要情況下能夠加以省略。同樣地，其他組件能夠包 含於系統中，其並不會脫離本發明精神及範圍。 如圖1所不，設計旋轉性組件1 3以繞著中心軸3 7旋轉 該中心軸平行於積分器出口視窗長的側邊。可旋轉組件之 外側週邊45優先地位於靠近積分器出口視窗，其在積分哭 與組件間之機械淨距離為相當大。 °° 反射表面3 9能夠為反射鏡前端表面或棱鏡對角線，在 該處產生全反射。棱鏡通常為比反射鏡昂貴的但是較為 效，甚至於通過稜鏡光線路徑包含兩個額外的空氣/破螭界 面。同時，稜鏡能夠減少光束尺寸，該尺寸為本發明—些應

五、發明說明（5) 用所需要的。 圖2顯千厶 例結構，及1、^色圓柱體形式之可旋轉組件1 3的第一實施 面包含三可紅轉組件具有圓柱形週邊4 5。圓柱體外側表 。這些i : f要區域（3〇, 31，33)由不透明長條（35)所分離 不同G二指向平行於圓柱體中心軸。每一主要區域具有 彩（綠务一 °色性濾波器，其決定通過圓柱體壁板之光線色 …巴，紅色或藍色）。 側邊件轉動時，不透明長條沿著積分器出口視窗之短 彩前、L 該移動產生在顯示板21之主動區域23上產生色 進（逐列地）變化效應（參閱圖3 )。 炉彳5| ^擇紅色，綠色’及藍色區域之週邊長度以滿足白色座 ;:=。.3。以々=。.31系統之規格。依據顯示板所使用 之釋除時間選擇不透明長帶之週圍長度 射影像色彩純度之系統規格。 x 對於圖2可旋轉組件，數個二向色性區域需要產 -片玻璃上。此將使大規模製造為昂貴的。特別地，假如 在沉積最後二向色性結構於玻璃圓柱體上之處理過程中 現狀況’㈣單元需要拋棄1匕製造率之降低將使組件 格提高。 ' 另外一種避免該製造問題之圖i可旋轉组件13顯示於 圖4中。在該情況下，組件包含-組多個平面性平行板或區 段51。 每-板具有適田的透射性二向色性塗膜例如為紅色 綠色，或藍色。為了形成組件，板能夠黏合在一起或能夠機

$ 9頁 563372 五、發明說明（6) ===當外殼。如圖5及6所示，各別板之邊緣能 夠為直的或旎夠為角邊研磨，使得其彼此相匹配。 叙*如濾波板具有直的邊緣（圖5)，當其組裝形成組件週 邊Ϊ，/、之間存在間隙。這些間隙能夠使白色光線通過以 二二:”、顯示器之對比或色彩純度。在該情況下，間隙區 黑塗料或其他不透明材料封閉。假如影像需要 …明被封閉於連續性色場之間（參閱圖3)，該封閉為優先的 。不過，封閉將減小全部光線通過。 :加：變化，如圖6所示，濾波器區段具有被研磨為適 ::之邊緣，使得能夠彼此相匹配以及在濾波板之間遺 製造費^間隙。此能夠使光線通過量最大，雖然能夠提高 因辛η:二5目藉由數個競爭因素決定出。第-考慮 裝ίit疋轉組件之價格。具有較大數目之區段使得 ‘為優的。因而，由價格觀點來看，具有較少區段之設 。在ί: n為組件之直徑，其約略地與區段數目成比例 者大亩广月况下，區段數目必需相當大使得組件具有相 田大③徑足以承受反射表面39，如圖i所示。 相匹配度。需要與影像器分框速率 目之渡波器(區二 數目成反比。由該觀點，大數 不論連績性式p* y 方法以在三種主要^ ; 本發明色彩調變器提供容易之 要顏色間保持所需要之比例。此為重要的 ^όό/2

，因 ^^7 古" 為了得到所水電弧燈泡（UHP型式）紅色光線並不充份。 板之紅芦伞二要之白』，我們需要提高相當數量到達顯示 相對尺寸处乳以及降低綠色及藍色光線。改變各別濾波器 況下」二b σ達成該目標。可加以變化，在區段化設計情 色，紅色二誌相鄰的區段能夠過濾相同的色彩（例如藍色，綠 Α線A，现色，綠色，紅色，紅色· · ·）而非改變色彩（例如藍 巴，、、彔色，紅色，藍色，綠色，紅色.··）。 了 ^ ^然本發明特定實施例已加以說明以及列舉出，人們 解能夠作各種變化而並不會脫離本發明之精神及範圍。 1 ^，>雖然二向色濾波器為優先的，吸收濾波器亦能夠使用 Λ Λ %本發明。雖然優先地可旋轉組件之整個週圍進行濾 波（除了任何刻意不透明區域），假如需要的情況下能夠包 含非濾波性區域/區段（例如清澈區域/區段）。 熟知此技術者能夠由此揭示了解其他各種變化並不會 脫離本發明精神與範圍。下列申請專利範圍在於含蓋所揭 示特定實施例以及其改變，變化及對等物。

第11頁 563372 圖式簡單說明 第一圖（圖1)為本發明照明系統佈置之示意圖。 第二圖（圖2)為依據本發明製造可旋轉組件之第一實 施例示意圖。 第三圖（圖3)為示意圖，其顯示整個LCoS主動區域色彩 捲動，其由於圖1旋轉組件轉動所致。 第四圖（圖4)為依據本發明製造可旋轉組件之第二實 施例示意圖。 第五圖（圖5)為圖4可旋轉組件之部份放大圖，其顯示 在區段間使用直的邊緣。 第六圖（圖6)為圖4可旋轉組件之部份放大圖，其顯示 在區段間使用研磨之角邊。 附圖元件數字符號說明： 照明系統11 ;可旋轉組件1 3 ;燈泡1 5 ;整體器1 7 ; 中繼器19;顯示板（例如LCoS板）21;顯示板主動區域23; 主動區域之紅色照明區域（紅色色帶）2 5 ;主動區域之紅色 照明區域（綠色色帶）2 7 ;主動區域之黑色區域2 9 ;紅色透 射濾波器3 0 ;藍色透射濾波器3 1 ;綠色透射濾波器3 3 ;不 透明帶3 5 ;可旋轉組件旋轉中心軸3 7 ;反射表面3 9 ;在反 射表面前照明系統之光學中心軸4 1 ;射表面後照明系統之 光學中心軸41 ;週邊45;端部47;内部體積49;區段51 ; 直的邊緣5 3 ;研磨角邊5 5。

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Claims (1)

1. 563372 —— . 夂、申請專利範圍 一種製造捲動彩色光線色帶之裝 U)組件使用來繞著中心軸轉 ’ /、匕各 射性色彩遽波器，其沿著㈣延伸5:;且及件組多個透 週邊，以及兩個相對端部；以及伸以及界疋出内部體積， (b )反射性表面至φ立 光息、 卩伤位於内部體積内以接收光線，該 絲知 ^ 以及反射光線離開端部，當組件繞著中心軸 轉動時反射表面適合保持靜止的。 2 ·依據申請專利範圍第1項之裝置豆中透射性色彩濾波器 為二向色濾波器。 ’ /、 3 ·依據申請專利範圍第1項之裳置立中透射性色彩濾波器 彼此相鄰在一起。 、5 4·依據申請專利範圍第i項之裝置其中选射性色彩濾波器 彼此由不透明長條所分離。、’ /、 5.依據申請專利範圍第i項之裝置，其中遞邊為圓形的。 6 ·依據申請專利範圍第丨項之裝置其中通邊為區段化的。 7 ·依據申請專利範圍第6項之裝置，其中相鄰濾波器具有和 匹配之角度研磨邊緣。 ’ ^ 8 ·種捲動之方法，該方法包含： (a) 提供一組多個彩色濾波器濾波器由接收光線J 生透射性光線； ， ， (b) 藉由移動濾波器繞著中心軸以圓形絡徑重複地通過 一源剐之濾波器，該光源具有光學中心軸，實質上垂直於串 動中心軸；以及 (C)轉動濾波器產生透射光線中心車由，使得該中心軸並习

   第13頁

   563372 六、申請專利範圍 通過濾波器。 HII 第14頁