TW578030B - Light recovery for projection displays - Google Patents

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TW578030B TW091108433A TW91108433A TW578030B TW 578030 B TW578030 B TW 578030B TW 091108433 A TW091108433 A TW 091108433A TW 91108433 A TW91108433 A TW 91108433A TW 578030 B TW578030 B TW 578030B
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578030 A7 _________B7 五、發明説明（1 ) 發明之昔f 案之相互參照 本案申請2_年4月25日所提出臨時中請案撕286，_號 ，及2001年6月7日所提出之6〇/296 146號之優先權其揭示 經予參考併入。 發明之領^ 本發明係關於在投影系統恢復否則可能被浪費之光線。 iiJ冑技藝之訪日a 投影顯示器將光線投射至例如一螢幕而藉以工作。光線 以彩色或亮度及暗度，或二者之圖案予以排列。圖案被一 觀看者所觀看’其將圖案與觀看者可能已熟悉之影像，諸 如字符或面貌關聯，而藉以將其融會貫通。圖案可以各種 方式形成。一種方式為利用資訊流調變光束。 利用偏振’慮光鏡將偏振光遽光，可藉以將其調變。可使 用[CD成像态進行調變，例如在lcD-型投影顯示器。 LCD成仏裔可例如為透射性或反射性。lcD成像器可包括 像素其可藉改變其偏振以匹配入射光之偏振或與其不同 而予以凋麦。如果其偏振匹配入射光之偏振，像素通常將 會傳遞光線。 如果像素之偏振利用資訊，諸如觀看者可能熟悉之圖案 予以調變’資訊將會被投射立一螢幕如光線之存在或不存 在。在像素利用資訊形成觀看者可能熟悉之圖案予以調變 時’觀看者便可能辨識投射至螢幕之圖案。 來自源之光線，僅一半將為正確之偏振，以在光線被偏 本紙張尺度適用中國g家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 578030
振後輸入至LCD成像器。另一半將為不正確偏振，並因而 不可直接使用。如果可恢復並使用錯誤偏振之光線，則將 會合乎希望。 人們曾發展成功各種方案，將不正確偏振之光轉換至正 確偏振，以便其可予.以使用。最常見方案使用一陣列之透 鏡及陣列之偏振分束态（polarization beam splitter，簡稱 PBS)。另一系統涉及使用錐形光管及一 pBS，在其中在光 管内進行偏振恢復。可配合一種1:丨雙拋物面耦合系統使 用此種系統。 然而，在大多數之此等系統，輸出係在一半系統廣度予 以收集。偏振恢復系統然後將輸出廣度加倍回至系統廣度 。由於在一半系統廣度將會收集較少光線，此種系統不如 其所可能者具有效率。如果可使廣度維持在真原來大小， 則將會合乎希望。 也可使用彩色光線在投影顯示器照明成像器。例如空間 調變若干例如三入射在一成像器之彩色光束，並以希望之 比例將其重新合併，以產生一影像，藉以可產生一彩色影 像。以各種比例重新合併調變之光束，藉以可產生一範圍 之彩色。一組代表性彩色光束可為紅，綠，及藍（R , G，B) ，不過也可使用其他諸組’例如黃，深紅，及青色。 如果使用三彩色，可藉三i單獨之晶片，諸如三發光二極 體（light emitting diode，簡稱LED)產生三彩色光束，其各 產生在矽色之一之光線。然而，此等三晶片系統可能機械 性及光學性複雜，並且昂貴。具有_單 一光源之系統常較
W 裝 訂
線 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 578030
佳於三晶片系統。使用一單晶片產生.光線將會合乎希望。 將光線刀光成為三構成彩色光束，藉以可使用來自一單 :光源’諸如-單—LED晶片之光線產生例如白色光線。 每一光束然後藉一成予以空間調變，並將三調變之光束重 新合併，而以三晶片系統之方式產生所希望之彩色影像。 來自一單晶片系統之光束可使用濾光鏡諸如繫色像素或一 :色輪予以分光成為三彩色。然@，埤等系統可能損失總 肢光線之二分之二至彩色濾光。如果可恢復及使用錯誤彩 色之光線’則將會合乎希望。 人們曾設計系統，以改善此等濾光損失。K〇ninkHjke PhUlps Electronics N.V.(Philips)所產生之一種如此之系統， 使用旋轉稜鏡以捲動光束越過一成像器。紅，綠，及藍色 光束係藉分色濾光鏡所產生。此等光束在成像器形成彩色 波π，並且利用適當驅動器電子裝置，適當像素可根據彩 色波帶之位置予以調變。如果彩色捲動足夠快速，眼睛便 感知一連續彩色影像。 依糸統之容限而定，此系統之一項缺點，.為成像器之廣 度可旎減低3至5。這導致在光線收集效率之減低。因此可 能需要一較大，較昂貴晶片以補償損失。如果可維持廣度 ’因而不必要較大晶片，則將會合乎希望。
Texas lnstruments，Inc.(TI〇有一種利用螺旋形彩色輪之捲 動系統。如同在Philip系統，輪捲動彩色光束越過一成像器 。螺旋形彩色輪所反射之有些光線，藉將其反射離開光管 之輸入面而予以重新捕捉。光管有一輸入面有一孔徑以接 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 578030
收藉一反射器聚焦至輸入面之光線。輸入面之其餘部份將 所重新捕捉之光線反射回至彩色輪。 然而，由於在輸入面之孔徑為小於可利用輸入面，系統 之亮度減低，其增加輸出光束之廣度。另外，來自彩色輪 之有些反射光線通過輸入孔徑而損失。如果輸入面在大小 不限於一輸入孔徑，則將會合乎希望。 發明之概诫 在一種實施例，本發明包括一種用於投影顯示器的光線 恢復系統，具有-有-第一及一第二焦點之反射器。將一 電磁輻射源配置接近反射器之第一焦點’以發出自反射器 所反射之輻射線，並實際會聚在第二焦點。將一後向反射 器配置相反於反射器’以反射不直接照射在反射器之電磁 輻射之至少一部份，向反射器通過反射器之第一焦點，以 增加會聚射線之通量強度。將一有一輸入面及一輸出面之 光官配置為以輸入面接近第二焦點，以收集及透射實際所 有之輻射。將一第一反射器配置接近輸出面以透射一第 一波帶之轄射，而$時反射一第二及第三波帶之_。將 一第二反射器配置接近輸出面，以透射第二波帶之輻射， 而同時反射第-及第二波帶之輻射。將一第三反射器予以 配置接近輸出®，以透射第三波帶之輻射，而同時反射第 一及第二波帶之輻射。 ν 在第二實施例，本發明包括一用於投影顯示器的光線恢 復裝置有-有一第一及一第二焦點之反射器。將一電 磁轄射源配置接近反射器之第一焦點，以發*自反射器所 本紙張尺度適財S S家標準(CNS) A4規格(210X297公董y m 裝 訂
578030 A7 ----~__5!_ 五、發明説明（5 ) 反射之輻射線，並實際會聚在第二焦點。將一後向反射器 配置相反於反射器，以反射不直接照射在反射器之電磁輻 射之至少一部份，向反射器通過反射器之第一焦點，以增 加會聚射線之通量強度。將一有一輸入面及一輸出面之光 管配置為以輸入面接近第二焦點，以收集並透射實際所有 之韓射。將一 pBS配置接近輸出面，以收集並偏振實際所有 之輪射成為一第一偏振及一第二偏振之輻射。第一偏振之 輕射被透射，而同時第二偏振之輻射被向輸出面反射。將 一波板配置在第二偏振之輻射路徑。 在第三實施例，本發明包括一種由下列步驟所構成方法 •使一電磁輻射源位於一反射器之第一焦點，藉該源產生 輻射線，藉反射器反射輻射線之一部份向一第二焦點，使 輻射線實際會聚在第二焦點，反射不直接照射在反射器之 電磁輻射線之至少一部份，向反射器通過反射器之一隹 4\%\ 點，使一有一輸入面及一輸出面之輸出光管位於致使輸入 面實際接近第二焦點，在輸入面實際收集輻射線，使輻射 線通過輸出光管，自輸出光管之輸出面輸出輻射線，使一 PBS位於接近輸出面，實際偏振輻射線成為一第一偏振之輻 射及一第一偏振之輕射，實際透射第一偏振之轄射，内輸 出面貝際反射第一偏振之幸昌射，在輸出面實際收集第 ， 振之輻射，使第二偏振之輻^射通過輸出光管 偏 - s自輸出光營 之輸入面輸出第二偏振之輻射，使第二偏振 w ?田射實際合 聚在第二焦點，藉反射器實際反射第二偏 …曰 _ 〜知射之~ 份向第一焦點，利用一波板實際圓偏振第二 〇, 一褓搌之輻射， 度適財® @家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）
“裝 訂
線 五、發明説明（ 6 A7 B7 使0偏振輻射實際會聚在 斛闩f l时 “、、點’實際反射圓偏振之Μ 射向反射器通過反射器之第一隹 阳派之輻 斛士 & # …、·”、占，實際偏振圓偏振之壶5 射成為弟一偏振之輻射灸 两振之輻 -隹科^ ^ 偏振之輻射實際會聚在篥 一 .、、、”·，&，在輸入面實際收隼第一值4£ * ^ 6 弟偏振之轄射，使第一偏撫 之輻射通過輸出光管，並自給 偏振 一偏振之輻射。' 出弟 抱圖之簡要說·明 在圖1中示一根據本發明之筮 4义/3之第一貫施例，用於投影顯示哭 的光線恢復系統之示意圖； 在圖2a-d中不供配合本發明之一實施例使用之各種反 器構形； _ 在圖3中不一根據本發明之第二實施例，用於投影顯示器 的光線恢復系統之示意圖； 在圖4中示一供配合本發明之實施例使用之光管； 在圖5中示一供配合本發明之實施例使用之彩色輪； 在圖6中示一根據本發明之第三實施例，用於投影晏員示器 的光線恢復系統之示意圖； 在圖7中示一根據本發明之第四實施例，用於投影顯示器 的光線恢復系統之示意圖； 在圖8中示一根據本發明之第五實施例，用於投影顯示器 的光線恢復系統之示意圖；' 在圖9中示一根據本發明之第六實施例，用於投影顯示器 的光線恢復系統之示意圖； 在圖1 Oa-c中示供配合本發明之實施例使用之電磁輻射源 • 10- 本紙張尺度適用中s S家標準(CNS) A4規格(21G><297公釐)一 578030 A7 — —_B7_ 五、發明説明（7 ) 之各種構形；以及 在圖11中示一根據本發明之第七實施例，用於投影顯示 器的光線恢復系統之示意圖。 較佳實施例之詳細說明 在圖1中示一種根據本發明第一實施例之光線恢復系統及 裝置100。光線恢復系統及裝置100包括一有第一及第二焦 點104，106之反射器102。 在一種實施例，如圖1中所示，反射器102有一塗層162， 其僅反射電磁輻射光譜之一預先規定部份。塗層1 62可反射 例如紅外線輻射，可見光，一預先規定波長波帶之輻射， 一特定彩色之輻射，或其若干組合。在一種替代實施例， 塗層162可例如透射紅外線輻射或紫外線輻射，代替將其反 射。此可例如用以在不可使用之不可見輻射耦合至一成像 器前將其捨棄。 將一電磁輻射1 1 0之源1 08配置接近反射器1 02之第一焦點 1〇4 ’以發出自反射器1〇2反射之電磁輻射11〇之射線，並實 際會聚在第二焦點106。在一種實施例，電磁輻射11〇之源 108可例如為一弧光燈，諸如氙燈，金屬鹵化物燈，高強度 放電（high intensity discharge，簡稱HID)燈，或水銀燈。在 另一實施例，電磁輻射Π0之源108可例如為南素燈，或燈 絲燈。 、 在圖2a-2d中示可配合本發明之一種實施例使用之反射器 202之各種構形。反射器202可為一實際橢面迴轉面202a之 一部份’ 一實際拋物面迴轉面2〇21)之一部份，一實際球面 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 裝 訂
578030 A7 __B7 五、發明説明（8 ) 迴轉面202c之一部份，或一實際複曲面迴轉面2〇2d之一部 份。 在圖10a中示一可配合本發明之一種實施例使用之電磁輻 射1010a之源1008a。源l〇〇8a可為一單晶片電磁輻射源，諸 如一發出一帶寬範圍之輻射，諸如白色光線之LED。 在圖10b中示一可配合本發明之一種實施例使用之電磁輻 射1010b之源1008b。如圖10b中所示，電磁輻射1010b之源 1008b也可例如為一雙晶片電磁輻射源，諸如二發出二帶寬 範圍之輻射，諸如紅及藍色光線之LED。 在圖1 0c中示一可配合本發明之一種實施例使用之電磁轄 射10 10c之源1008c。如圖10c中所示，電磁輻射101 0c之源 1 008c也可例如為一三晶片電磁輻射源，諸如三發出三帶寬 範圍之輻射，諸如，紅，綠，及藍色光線之LED。 如圖1中所示，將一後向反射器112配置為相反於反射器 102，以反射反射器102之電磁轄射11 〇之至少一部份114， 向反射器102通過反射器102或主要反射器356之第一焦點 104，以增加會聚射線之通量強度。後向反射器1〖2可例如 為一球面後向反射器112，配置在相反於反射器1 〇2或主要 反射器356之源108之一側。在一種實施例，後向反射器U2 與反射器1 02成為整體。在另一實施例，後向反射器！丨2有 一塗層1 84，其僅反射電磁輻射光譜之一預先規定部份。塗 層184可反射例如紅外線輻射，可見光，一預朱規定波長波 帶之輻射，一特定彩色之輻射，或其若干組合。 光線恢復系統及裝置100也包括一有一輸入面118及一輸 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 578030 A7 B7
出面120之光管116。光管116可為一錐形光管（丁1^)或一平 直光管（SLP)。光管116可由石英，玻璃，塑膠，或丙稀作 成。輸入面118及輸出面120之尺寸可予以選定為致使輸出 數值孔徑（NA)匹配一接收輻射之裝置丨1〇。如果該裝置例如 為偏振分束态（PBS) ’ NA應該為足夠小，以供偏振器之 有效率操作。 將輸入面118配置接近第二焦點1〇6，以收集及透射實際 所有之輻射11〇。在一種較佳實施例，輸入面118之整個廣 闊範圍可例如為實際透射性。 在圖3中所示之第二實施例，反射器3〇2可由一有一第一 光軸358之主要反射器356 ’及一有一第二光軸3 62之次要反 射态360所構成。次要反射器360可置為實際對稱於主要反 射器356，而第一光軸358與第二光軸362實際共線。第一焦 點304為主要反射器356之焦點，而第二焦點3〇6為次要反射 為360之焦點。輻射線3 1〇自主要反射器356向次要反射器 36〇反射，並實際會故在第二焦點3〇6。 在一種實施例，主要及次要反射器356，360可包含一實 際橢面迴轉面或一實際拋物面迴轉面之至少一部份。在另 一實施例，主要反射器356可包含例如一實際橢面迴轉面之 至少一部伤，而次要反射器3 6 〇可包含例如一實際雙曲面迴 轉面之至少一部份。在另一實施例，主要反射器356可包含 一 a際雙曲面迴轉面之至少一部份，而第二反射器可包 含例如一實際橢面迴轉面之至少一部份。 在圖4中示一可配合本發明之一種實施例使用之光管416。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X297公釐) 578030 A7 ___ B7_._ 五、發明説明（1〇 ) 在一種實施例，如圖4中所示，將一第一反射器422配置接 近光管416之輸出面420。第一反射器422透射第一波帶之輻 射424，而反射第二及第三波帶之輻射426，428。將一第二 反射器430也配置接近輸出面420，靠近第一反射器422。第 二反射器430透射第二波帶之輻射426，而反射第一及第三 波帶之輻射424，428。將一第三反射器432也配置接近輸出 面42〇，靠近第一及第二反射器422，“ο。第三反射器432 透射第三波帶之輻射428，而反射第一及第二波帶之輻射 424 5 426 〇 第一 ’第二，及第三波帶之輻射424，426，.428可能為紅 ，燈，黃，綠，藍，散青，紫，粉紅，白，深紅，紅外線 ’或紫外線輻射。在一種較佳實施例第一，第二，及第三 波帶之輻射424，426，428為成不特定順序之紅，綠，及藍 色輻射。 在一種較佳實施例，將第一，第二，及第三反射器422， 430，及432置為彼此平行，不過其可略微重疊。在一種實 施例，可例如將輸出面420劃分成為第一，第异，及第三區 域434，43 6，438。在此情形，第一反射器422可例如為一 在第一區域434上面之第一反射性塗層44〇。第二反射器43〇 可例如為一在第二區域436上面之第二反射性塗層442。第 三反射器432可例如為一在第三區域438上面之第三反射性 塗層444。 在圖5中所示之另一實施例，第一，第二，及第三反射器 522, 530,及532可例如繞一軸546，成彩色輪548之方式予 -14· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 578030
以分布。可將彩色羚548可旋轉式安裝在軸546，並有一由 第一，第二，及第三區域550，552，554繞軸546螺旋形配 置所構成之表面。在此情形，第一反射器522可例如為一在 第一區域550上面之第一反射性塗層54〇。第二反射器53〇可 例如為一在第二區域552上面之第二反射性塗層542。第三 反射器532可例如為一在第三區域554上面之第三反射性: 層 544。 在本發明之第七實施例，如圖11中所示，可藉一電動機 轉動軸1146使彩色輪丨丨“旋轉。當彩色輪1148旋轉時，入 射在彩色輪1148之輻射1110可通過一順序，產生捲動之彩 色波帶。可將捲動之彩色波帶收集並聚焦至一影像投影系 統1 1 64。可使成像為同步至彩色輪並予以調變，因此產生 一可投射至一螢幕之影像。 在本發明之第三實施例，如圖6中所示，可將一影像投影 系統664配置接近輸出面62〇，以收集實際所有之輻射6丨〇。 影像投影糸統664可例如為一種矽上液晶（Hquid以”⑷⑽ sU1C〇n，簡稱LC0S)成像器，一種數位微鏡裝置（digitai 二麵而device，簡稱DMD)晶片，或一種透射性液晶顯 示 (liquid crystal display，簡稱 LCD)板。 在本發明之第四實施例，如圖7中所示，可將一pBS 766 配置在輸出面720與影像投影系統764間之中間，以收集實 際所有之輻射710，及將其偏振成為一第一偏振768及一第 二偏振770。例如，第一偏振768之輻射可例如為严偏振輻 射，而第二偏振770之輻射可例如為s·偏振輻射。偏振之順 •15- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公嫠) 装 訂
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序當然可逆反。在—種實施例，PBS 766可例如為一種線格 柵偏振器。在其他實施例，PBS 766可例如為—種一維陣歹: 或一種二維陣列。 如果影像投影系統764為一種需要偏振光之型式，諸如一 種LCOS成像器，可使用一 PBS 766。在此情形，如果將影 像投影系統764構成及設置為例如利用第一偏振768之輻射 ，可將P-偏振輻射768透射至影像投影系統764，同時影像 投影系統764所不可直接使用之8_偏振輻射77〇例如被一返回 反射器788實際向後向輸出面720反射。 S-偏振輕射770將會例如被實際收集在輸出面72〇，並且 通過第二焦點706回‘至反射器7〇2，並最後回至第一焦點7〇4 。有些s-偏振輻射770可通過第一焦點704，並被後向反射器 712反射。由於恢復s-偏振輻射770依循一通過第一焦點7〇4 之路徑，並因此看似被源708所發出，而實際將會無廣度之 損失。 可將一波板772配置在s-偏振輻射770之路徑。可例如將 波板772配置接近反射器702之内部774。在一種較佳實施例 ，波板772可例如為一四分之一波板。如果波板772為一四 分之一波板，s-偏振輻射770當其通過波板772時，將會被圓 偏振，產生圓偏振之輻射784。圓偏振之輻射784可實際通 過第一焦點704，並被後向反射器712反射。源708向反射器 702所發出之輻射710可與後向反射器7 12所反射之圓偏振之 輻射784合併，並被反射器702所準直。由於輻射7 10未偏振 ，波板772不提供淨變化至輻射710。在另一方面，圓偏振 -16- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 578030 A7
裝
訂
多、發明説明（14 ) ，免除需要波板772。然而，如果對準係為致使s-偏振輻射 770之一部份或全部不將燈絲加熱，而是代之為通過燈絲， 並且被後向反射器712反射回至反射器702，此輻射可仍然 予以偏振，並可能需要波板772。 在本發明之第五實施例，如圖8中所示，源808可為一燈 絲燈。在此情形，可例如將一紅外線反射器886配置在輻射 810之路徑，以將輻射810之紅外線組份向後向源808反射， 以將熱加至燈絲’並增加輻射輸出。可將紅外線反射器886 例如置於反射器802之内部874，諸如在反射器802與源808 間之中間。也可將紅外線反射器886例如置於主要反射器 856與次要反射器860之間，在輻射810之路徑。 在本發明之弟六貫施例，如圖9中所示，可將一聚焦透鏡 976配置接近PBS 966之輸出面974，而將影像投影系統964 配置接近聚焦透銳S、76之輸出面978。一被輻射968所照明在 聚焦透鏡976所收集及聚焦之影像980，將會被投影系統964 所釋放以顯示影像980。 本發明之第八實施例包括一種由下列步驟所構成之偏振 恢復之方法：使一電磁輻射源位於一反射器冬第一焦點， 藉源產生輪射線’藉反射器反射轄射線之一部份向第二焦 點’使輕射線實際會聚在第二焦點，使不直接照射在反射 器之電磁輻射線之至少一部I向反射器反射通過反射器之 第一焦點，使一冇τ輸入面及一輸出面之輸出光管位於於 致使輸入面實際接近第二焦點，在輸入面實際收集轄射線 ’使輪射線通過輸出光管，將輕射線自輸出光管之輪出面 -18· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)► * ---------- A7
第-偏振：：位於一於接近輸出面’實際偏振輻射線成為-之輻射及一弟二偏振之輻射，實際透射第-偏振 二第向：出面實際反射第二偏振之輕射，在輸出面實 4 ㈣，使第二偏振之_通過輸出光管 之；=:之輸入面輸出第二偏振之輕射，使第二偏振 =射：際會聚在第二焦點，藉反射器向第一焦點實際反 偏：-偏振之輻射之一部份，利用一波板實際圓偏振第二 ㈣偏振之輻射實際會聚在第_焦點，通過 。之弟-焦點使圓偏振之輕射向反射器實際反射，將 圓，振之輻射實際偏振成為第一偏振之輻射"吏第一偏振 之幸田射只際會聚在第二焦點，在輸入面實際收集第一偏振 之幸田射’使第一偏振之輻射通過輸出光管，以及自輸出光 管之輸出面實際輸出第一偏振之輻射。 隹；」以上業經洋細說明本發明，但本發明不意為限於如 斤兑月之特疋n轭例。顯然精於此項技藝者現在可作成本 案所况明特定實施例及偏離其之很多使用及修改，而不偏 離該等創新概念。 •19- 578030 A7 B7 五、發明説明（16 ) 元件表 圖號 元 件 100 光線恢復系統及裝置 102 反射器 104 第一焦點 106 弟-一焦點 108 輻射源 110 輻射 112 後向反射器 114 部份 116 光管 118 .輸入面 120 輸出面 162 塗層 184 塗層 202a 橢面迴轉面 202b 拋物面迴轉面 202c 球面迴轉面 202d 複曲面迴轉面 302 反射器 304 第一焦點 t 306 弟-一焦點 310 輻射線 356 主要反射器
裝 訂
-20-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 578030 A7 B7 五、發明説明（17 ) 358 第一光軸 360 次要反射器 362 第二光軸 416 光管 420 輸出面 422 第一反射器 424 幸畐射 426 幸昌射 428 幸1射 430 第二反射器 432 第三反射器 434 第一區域 436 第二區域 438 第三區域 440 第一反射性塗層 442 第二反射性塗層 444 第三反射性塗層 522 第一反射器 530 第二反射器 532 第三反射器 540 第一反射性塗層 542 第二反射性塗層 544 第三反射性塗層 546 幸由 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 578030 A7 B7 五、發明説明 (18 ) 548 彩色輪 550 第一區域 552 第二區域 554 第三區 610 輻射 620 輸出面 664 影像投影系統 702 反射器 704 弟*一焦點 706 弟-一焦點 710 輻射 712 後向反射器 720 輸出面 764 影像投影系統 766 偏振分束為 768 第一偏振 770 第偏振 784 輻射 788 返回反射器 802 反射器 808 源 t 810 輻射 856 主要反射器 860 次要反射器 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 578030 A7 B7 五、發明説明 (19 ) 874 内部 886 紅外線反射器 964 影像投影系統 974 輸出面 976 聚焦透鏡 978 輸出面 980 影像 1008a 電磁輕射源 1008b 電磁輻射源 1008c 電磁輻射源 1010a 電磁轄射 1010b 電磁輻射 1010c 電磁輻射 1110 輕射 1148 彩色輪 1164 影像投影系統 - -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐)

Claims (1)

  1. 578030 A8 B8 C8 _D8___ 六、申請專利範圍 1. 一種用於投影顯示器的光線恢復系統，包含： 一有一第一及一第二焦點之反射器； 一電磁輻射源，配置接近該反射器之第一焦點，以發 出自該反射器所反射之輻射線，並實際會聚在該第二焦 點； ： 一後向反射器，配置相反於該反射器，以反射不直接 照射在該反射器之電磁輻射之至少一部份，向該反射 器通過該反射器之第一焦點，以增加會聚射線之通量 強度； 一有一輸入面及一輸出面之光管，該光管配之該輸入 面配置為接近該第二焦點，以收集及透射實際所有該輻 射， 一第一反射器，配置接近該輸出面，該第一反射器透 射一第一波帶之該輻射，而同時反射一第二及第三波帶 之該輻射； 一第二反射器，配置接近該輸出面，該第二反射器透 射第二波帶之該輻射，而同時反射第一及第三波帶之該 輻射；以及 一第三反射器，配置接近輸出面，該第三反射器透射 第三波帶之該輻射，而同時反射第一及第二波帶之該輻 射。 2. 如申請專利範圍第1項之:光線恢復系統，其中該輸出面 包含一第一，第二，及第三區域；以及 該第一反射器為一在該第一區域之第一反射性塗層； -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
    裝 J/«U3〇
    這第二反射器為一在該第二區域之第二反射性塗層； 以及 該第三反射器為一在該第三區域之第三反射性塗層。 .如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，另包含一可旋 轉式t裝在一軸，並有一表面包含一第一，第二，及第 二區域繞該軸螺旋形配置之彩色輪；以及 其中所有該翰入面為實際透射性； 該第一反射器為一在該第一區域之·第一反射性塗層； 遠第二反射器為一在該第二區域之第二反射性塗，層；以 及 該第三反射器為一在該第三區域之第三反射性塗層。 4·如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該光管係 由一種選自石英，玻璃，塑膠，或丙烯所組成類組之材 料所構成。 X如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該光管係 選自下列所組成之類組： 一平直光管，及 一錐形光管。 6. 如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該反射器 包含一貫際橢面迴轉面之至少一部份。 7. 如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該反射器 包含一實際球面迴轉面之至少一部份。 8·如申請專利範圍第1項之洗線恢復系統，其中該反射器 包含一實際複曲面迴轉面之至少一部份。 9.如申請專利範'圍第1項之光線恢復系統，其中該後向反 -25- 本纸银尺度適財S S家料(CNS) A4規格(2ι〇><297公釐)
    裝 訂
    578030 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 射器包含一配置在相反於該反射器之該源之一側之球面 後向反射器。 1 〇·如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該第一波 帶係選自下列所組成之類組·· 紅外線，紅，橙，黃，綠，藍，靛青，紫，粉紅，白 ，深紅，及紫外線。 11.如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該第二波 帶係選自下列所組成之類組： · 紅外線，紅，橙，黃，綠，藍，靛青，佘，粉紅，白 ，深紅，及紫外線。 12 ·如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該第三波 帶係選自下列所組成之類組： 紅外線，紅，橙，黃，綠，藍，靛青，紫，粉紅，白 ，深紅，及紫外線。 1 3.如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該反射器 包含一有一第一光軸之主要反射器，以及該第一焦點為 該主要反射器之一焦點，該反射器另包含： 一次要反射器，有一第二光軸置為實際對稱於該主要 反射器’致使該第一及第二光軸為實際共線，以及其中 該第二焦點為該次要反射器之一焦點，以及 其中該等輻射線自該主要反射器向該次要反射器反射 ’並實際會聚在該第二焦點。 14.如申請專利範圍第13項之光線恢復系統，其中該主要及 -人要反射各包含一實際橢面迴轉面之至少一部份。 -26 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
    裝 訂
    .^申請專利範圍第13項之光線恢復线，其中該主要及 -人要反射器各包含—實際拋物面迴轉面至少一部份。 16.如申請專利範圍第13項之光線恢復系統，其卜 ^主要反射包含一實際橢面迴轉面之至少一部份： 以及 人要反射包含一實際雙曲面迴轉面之至少一部 份。 17·如申請專利範圍第13項之光線恢復系統，其中： 該主要反射器包含一實際雙曲面迴轉面之至少一部份 :以及 β亥-人要反射為包含一實際橢面迴轉面之之少一部份。 18·如申凊專利範圍第丨項之光線恢復系統，其中該反射器 有一塗層，僅反射一預先規定部份電磁輻射光譜。 19·如申請專利範圍第18項之光線恢復系統，其中該預先規 定部份係選自由下列所組成之類組： 紅外線輻射， 可見輻射， 預先規定波長波帶之轄射， 一特定彩色之輻射，以及 其一種組合。 2〇·如申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該後向反射 器有一僅反射電磁輻射光譜之一預先規定部份之塗層。 21·如申請專利範圍第20項之光線恢復系統，其中該預先規 定部份係選自下列所組成之類組： •27· 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) Α4規格(210X297公釐)
    紅外線輻射， 可見輻射， 一預先規定波長波帶之輻射， 一特定彩色之輻射，以及 其一種組合。 如申租專利範圍第i 8項之光線恢復系統 射輻射係選自下列所組成之類組： 紅外線輻射，以及 · 紫外線轄射。 如申請專利範圍.、第丨項之偏振恢復系統 射源係選自下列所組成之類組： 一單晶片； 一雙晶片；以及 一三晶片。 π申請專利範圍第1項之光線恢復系統，其中該電磁輻 射源包含一弧光燈。 如申請專利範圍第24項之光線恢復系統，其中該弧光燈 包含一選自氙燈，金屬鹵化物燈，HID燈，或水銀燈所 組成類組之燈。· 26·如申請專利範圍第u員之光線恢復系統，其中該電磁輻 射源係選自_素燈，及燈絲燈所組成之類組。 27·如申請專利範圍第26項之光線恢復系統，另包含： 一紅外線反射器，配置在該輻射之一路徑。 28.如申請專利範圍第27項之光線恢復系統，其中該紅外線 其中該塗層透 其中3玄電磁幸昌
    裝 訂 24. 25. -28· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 578030 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 反射予以配置接近該反射器之一内部。 29. 如申請專利範圍第28項之光線恢復系統，其中該紅外線 反射裔予以配置在該反射器與該源間之中間。 30. 如申請專利範圍第1項之光線恢復系 統，另包含： 〜k技影糸統’配置接近該輸出面，以收集實際所 有之該輻射。 ' 3 1·如申請專利範圍第30項之光線恢復系統，其中該影像投 影糸統選自下列所組成之類組： 一 LCOS成像 H， 一 DMD晶片，以及 一透射性LCD板。 _ 32·如申請專利範圍第3〇項之光線恢復系統，另包含： 一 PBS，配置在該輸出面與該影像投影奉統間之中間 ，該PBS收集及偏振實際所有之該輻射成為一第一偏振 及一第二偏振； 其中該第一偏振之該輻射被透射；以及 該第二偏振之輻射被反射。 33·如申請專利範圍第32項之光線恢復系統，其中該pBs包 含一線格柵偏振器Γ 34·如申請專利範圍第32項之光線恢復系統，另包含： 一波板，配置在該第二偏振之該輻射之路經。 35. 如中請專利範圍第34項 < 光線恢復系統，其中將該波板 配置接近該反射器之一内部。- 36. 如申請專利範圍第34項之光線恢復系統，其中該波板為 •29- 本紙張尺度適用中S 8家標準(CNS) A4規格(2iGX297公藿)
    裝 訂 、申請專利範圍 一四分之一波板。 37· 一種用於投影顯示器的光線恢復裝置，包含： 一有一第一及一第二焦點之反射器； 一電磁輻射源，配置接近該反射器之該第一焦點， 以發出輻射線，其自該反射器反射，並實際會聚在該 第二焦點； ·， 一後向反射器，配置相反於該反射器，反射不直接 照射在該反射器之電磁輕射之至少一部份，向該反射 器通過該反射器之第一焦點，以增加會聚射線之通量 強度； 一有一輸入面及一輸出面光營，該光管配置之該輸入 面接近該第二焦點，以收集及實際透射所有之該輻射； 一 PBS，配置接近該輸出面，該PBS收集及實際偏振 所有之該輻射成為一第一偏振及一第二偏振； 其中該第一偏振之該輻射被透射； 該第二偏振之輻射被向該輸出面反射；以及 一波板，配置在該第二偏振之該輻射之一路徑。 3 8.如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中將該波板 配置接近該反射器之一内部。 39.如申請專利範圍第38項之光線恢復裝置，其中該波板為· 一四分之一波板。 40·如申請專利範圍第37項冬光線恢復裝置，其中該pBS包 含一線格柵偏振器。 41.如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該光管係 -30 578030 申請專利範圍 ^ A BCD 由-種選自石英，玻璃，塑膠，·或丙豨所組成類組之材 料所構成。 42.如申明專利範圍声37項之光線恢復裝置，其中該反射器 包含一實際橢面迴轉面之至少一部份。 43·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該反射器 包含一實際球面迴轉面之至少一部份。 44.如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該反射器 包各 只際複曲面迴轉面之至少一部份。 45·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該後向反 射器包含一配置在相反於該反射器之該源之一側之球面 後向反射器。 _ 46·如申請專利範圍·第37項之光線恢復裝置，其中該反射器 包含一有一第一光軸之主要反射器，以及該第一焦點為 該主要反射器之一焦點，該反射器另包含： 一有一第二光軸之次要反射器，置為實際對稱於該主 要反射器’致使該第一及第二光軸為實際共線，以及其 中έ亥第二焦點為該第二反射器之一焦點；以及 其中该輻射線自該主要反射器向該次要反射器反射， 並實際會聚在該第二焦點。 47.如申請專利範圍第46項之光線恢復裝置，其中該主要及 次要反射器各包去一實際橢面迴轉面之至少一部份。 48·如申請專利範圍第46項之光線恢復裝置，其中該主要 及次要反射器各包含一實際拋物面迴轉面之至少一部 份。 •31 - 本紙張尺度逋用中國國家樣準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 49·如申請專利範圍第46項之光線恢復裝置，其中： «玄主要反射态包含一實際橢面迴轉面之至少一部份； : 欠要反射器包含-實際雙曲面迴轉面之至少一部 份。 5〇·如申請專利範圍第46項之光線恢復裝置，其中： 該主要反射器包含一實際雙曲面迴轉面之至少一部份 ，以及 §玄第一反射器包含一實際橢面迴轉面之至少一部份。 51·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該反射器 有一僅反射電磁輻射光譜之一預先規定部份之塗層。 52·如申請專利範圍第5 1項之光線恢復裝置，其中電磁輻射 光譜之該預先規定部份係選自下列所組成之類組： 紅外線輻射， 可見輻射，·： 一預先規定波長波帶之轄射， 一特定彩色之轄射，以及· 其一種組合。 53·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該反射器 有一塗層’其透射選自下列所組成類組之輻射： 紅外線輻射，以及 紫外線輻射。 54·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該後向 反射器有一僅反.射電磁輻射光譜之一預先規定部份之 塗層。 55·如申請專利範圍第52項之光線恢復裝置，其中電磁輻射 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 578030 A8 B8 C8 申請專利範圍 光譜之該預先規定部份係選自下列所組成之類組·· 紅外線輻射， 可見輻射， 一預先規定波長波帶之韓射， 一特定彩色之輻射，及 其一種組合。 56. 如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該反射器 有一塗層，其透射選自下列所組成類·組之輻射： 紅外線輻射，及 紫外線輻射。 57. 如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該電磁輻 射源係選自下列所組成之類組： 一單晶片； 一雙晶片；及 一三晶片。 58·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該電磁輻 射源包含一弧光燈。 59.如申請專利範圍第58項之光線恢復裝置，其中該弧光燈 包含一選自氙燈，金屬鹵化物燈，HID燈，或水銀燈所 組成類組之燈。 60·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該電磁輻 射源係選自鹵素燈，及燈絲燈所組成之類組。 6 1.如申請專利範圍第60項之光線诙復裝置，另包含： 一配置在該輻射之一路徑之紅外線反射器。 • 33 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) 578030 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園 62·如申請專利範圍第6 1項之光線恢復裝置，其中將該紅外 線反射器配置接近該反射器之一内部。 63·如申請專利範圍第61項之光線恢復裝置，其中將該紅外 線反射器配置在該反射器與該源間之中間。. 64·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，另包含： 一配置接近該PBS之一輸出面之聚焦透鏡； 一配置接近該聚焦透鏡之一輸出側之影像投影系統； 一被輻射所照明之影像，收集並较焦在該聚焦透鏡， 該投影系統釋放所收集及聚焦之輻射以顯示影像。 65.如申請專利範圍第64項之光線恢復裝置，其中該影像投 影系統係選自下列所組成之類組： 一 LCOS成像器， 一DMD晶片’及 一透射性LCD板。 6 6 ·如申凊專利犯圍第3 7項之光線恢復裝置，其中該p b $包 含一種一維陣列， 67·如申請專利範圍第37項之光線恢復裝置，其中該pBS包 含一種二維陣列® 68. —種偏振恢復方法，包含下列步驟： 使一電磁輻射源位於一反射器之一第一焦點； 藉該源產生輻射線； 藉该反射？！將该輕射緣一部份向一第二焦點反射· 將該輻射線實際會聚在該第二焦點； 反射不直接照射在該反射器反射器之電磁轄射之至少 -34· 攻適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X 297公釐) 裝 訂
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    一部份向該反射器通過該反射器之第一焦點； 使一有一輸入面及一輸出面之輪出光管位於致使該輸 入面實際接近該第二焦點； 在該輸入面實際收集該輻射線； 使該輻射線通過該輸出光管； 自該輸出光管之該輸出面輸出輻射線；’ 使一 PBS位於接近該輸出面； 貫際偏振該輻射線成為一第一偏振之輻射及一第二偏 振之輻射； 實際透射該第一偏振之該輻射； 向該輸出面實際反射該第二偏振之該輻射； 在該輸出表面實際收集該第二偏振之該輻射； 使该第二偏振之該轄射通過該輸出光管； 自該輸出光管之該輸入面輸出該第二偏振之輻射； 使該第二偏振之該輻射實際會聚在該第二焦點； 藉该反射裔實際反射該第二偏振之該輻射之一部份向 該第一焦點； 利用一波板實際圓偏振該第二偏振之該輻射； 使έ玄圓偏振輪射實際會聚在該第一焦點； 實際反射該圓偏振輻射向該反射器通過該反射器之第 一焦點； 實際偏振該圓偏振輻射成為該第一偏振之輻射； 將該第一偏振之該輻射實際會聚在該第二焦點； 在該輸入表面實際收集該第一偏振之該輻射； -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱) 裝 訂 爹 578030 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 及 偏振之輻 使該第一偏振之該輻射通過該輸出光管；以 自該輸出光管之該輸出面實際輸出該第一 射0 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
TW091108433A 2001-04-25 2002-04-24 Light recovery for projection displays TW578030B (en)

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