WO2018133501A1 - 一种投影显示系统 - Google Patents

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WO2018133501A1
WO2018133501A1 PCT/CN2017/109337 CN2017109337W WO2018133501A1 WO 2018133501 A1 WO2018133501 A1 WO 2018133501A1 CN 2017109337 W CN2017109337 W CN 2017109337W WO 2018133501 A1 WO2018133501 A1 WO 2018133501A1
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light
image
modulator
modulation system
projection display
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郭祖强
陈红运
李屹
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深圳市光峰光电技术有限公司
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    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/312—Driving therefor
    • H04N9/3126—Driving therefor for spatial light modulators in series

Definitions

  • the present invention relates to the field of projection display, and more particularly to a projection display system.
  • the projection device uses a single LCD (Liquid Crystal Display) system for image processing, or a 3LCD system for image processing.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • 3LCD 3LCD
  • the red, green, and blue lights are processed by the LCD to obtain three images of red, green, and blue, and the color image that needs to be displayed according to the visual persistence synthesis at the human eye,
  • the display quality of the image is very low, for example, problems such as flickering and low brightness may occur.
  • each LCD processes only one color of light at the same time, and then combines light to emit a color image, which is equivalent to three LCDs being connected in parallel.
  • the technical solution solves the problem of image flicker and low brightness, the contrast of the image is almost the same as that of the single LCD system, and the high cost is not provided, but the display effect is not satisfactory, and it is not suitable for the high-end market. on.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an optical path structure of a projection display system in the prior art
  • white light W is divided into yellow light Y and blue light B by a wavelength splitting device, wherein yellow light Y is further divided into red light R and green light.
  • G, blue light B, green light G and red light R are incident on LCD 1, LCD2 and LCD3 respectively, and are processed by LCD to form blue, green and red three-color image light, and then merged with X-Cube and then passed through the projection lens. An image is formed on the screen.
  • the optical path of the light of one color (the red light R in the figure) is longer than the optical path of the other two beams, and the number of lenses passing through is more, resulting in a large optical loss of the light and an image quality. difference.
  • the X-Cube is spliced by four triangular prisms, and the surface of each triangular prism in contact with other triangular prisms needs to be coated, the coating is difficult, and there is a gap between each of the splicing prisms, further causing light loss.
  • the influence of various factors has led to poor display performance of the 3LCD projection display system.
  • the projection display system has a low contrast ratio
  • the present invention provides a projection display system capable of providing high contrast and high brightness, including:
  • a light emitting device configured to emit a first light, the first light includes a red, green, and blue light spectrum; a first light modulation system, located on an optical path of the first light, for modulating the first a light, and emitting the first image light and the first non-image light; the second light modulation system is located on the optical path of the first image light, configured to modulate the first image light, and emit the second image light and a second non-image light, the second image light entering an exiting optical path of the projection display system to form an image; and one of the first light modulation system and the second light modulation system includes only one a light modulator, another light modulation system comprising two light modulators, and the two light modulators being connected in parallel in the optical path; a light recovery system for recovering the first non-image light and/or the second non-image light And directing it to the incident surface of the first light modulation system or the second light modulation system.
  • a first light modulation system located on an optical path of the first light, for modulating the first
  • the first light is sequential light of the first sub-light and the second sub-light, wherein the first sub-light is broad-spectrum light including two colors of light,
  • the second sub-light is a monochromatic light
  • the first light modulation system includes a first light modulator
  • the second light modulation system includes a second light modulator and a third light modulator, the second light modulation And the third light modulator are connected in parallel in the optical path
  • the projection display system further includes a light splitting element, wherein the first light is in the first sub-light sequence, the light splitting element modulates the first light
  • the first image light emitted by the system is divided into image lights of two colors, the image lights of the two colors being incident on the second light modulator and the third light modulator, respectively; when the first light is in the first And a second sub-light sequencer, the spectroscopic element directs the first image light emitted by the first light modulation system to the second light modulator.
  • the first light is sequential light of the first sub-light and the second sub-light, wherein the first sub-light is broad-spectrum light including two colors of light,
  • the second sub-light is a monochromatic light
  • the first light modulation system includes a first light modulator and a second light modulator
  • the second light modulation system includes a third light modulator, the first light modulation And the second light modulator are connected in parallel in the optical path
  • the projection display system further includes a light splitting element, wherein the first light is in the first sub-light sequence, the light splitting element divides the first light For two colors of light, the two colors of light are incident on the first light modulator and the device, respectively
  • the second light modulator when the first light is in the second sub-light sequence, the beam splitting element directs the first light bow to the second light modulator.
  • the light recovery system is configured to recover the first non-image light and/or the second non-image light and direct it to an incident surface of the first light modulation system.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a projection display system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • Embodiment 9 is a schematic structural diagram of a projection display system according to Embodiment 9 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an optical path structure of a projection display system in the prior art.
  • the three light modulators are "parallel” and the contrast is not high, and one color light loss is excessively large.
  • the present invention relates the relationship of three light modulators. Changed.
  • the main inventive idea of the present invention is to "parallel” two optical modulators to obtain a light modulation system, and then perform the pair of "parallel” light modulators with another light modulation system including a single light modulator. "Series”.
  • a light recovery system is introduced to recover and reuse the non-image light emitted from the light modulation system.
  • the image light emitted by the light modulator refers to light used for image display after the light modulator modulates the incident light according to the image data signal
  • the non-image light refers to the light modulated by the light modulator.
  • Light that is not used to display an image For example, for a DMD (Digital Micromkro Device) optical modulator, the light emitted by the micromirror in the "ON" state is image light, and the light emitted from the micromirror in the 'OFF" state is non-image light.
  • DMD Digital Micromkro Device
  • the light modulator emits a non- The image light is directly absorbed, and the present invention recovers and reuses the portion of the non-image light to return it to the optical path, and after being modulated again, at least partially emits the image light, thereby improving the light utilization efficiency.
  • the concept of series and parallel connection of optical elements refers to the series and parallel connection of circuit elements, except that the current is replaced with a light beam, and the circuit element is replaced with an optical element.
  • the so-called “two optical modulators are connected in parallel in the optical path” means dividing one beam into two sub-beams, and modulating the two sub-beams respectively through two optical modulators; and combining the two light modulators;
  • Connecting in series in the optical path means that a beam of light passes through two light modulators in succession.
  • any one of the beams is modulated by at least two light modulators and then emitted, if the adjustable gray scale of the previous light modulator is 0 ⁇ N1, the latter light
  • the adjustable grayscale range of the modulator is 0 ⁇ N2, then the two are "series", so that the light passes through the previous optical modulator and then passes through the latter optical modulator, then the adjustable grayscale range of the whole system becomes For 0 ⁇ NlxN2, the dynamic range of the projection display system is increased, the minimum brightness unit is reduced, and the display effect and contrast of the projection display system are greatly improved.
  • the projection display system 10 includes a light-emitting device 110, a first light modulation system, a second light modulation system, and a light recovery system. 130, wherein the first light modulation system comprises a first light modulator 121, and the second light modulation system comprises a second light modulator 122 and a third light modulator 123.
  • the light emitting device 110 emits the first light.
  • the first light modulator 121 of the first light modulation system is located on the optical path of the first light for modulating the first light and emitting the first image light and the first non-image light.
  • the first image light is incident on the second light modulation system, and the second light modulation system is located on the optical path of the first image light for modulating the first image light and emitting the second image light and the second non-image light .
  • the second image light enters the exiting optical path of the projection display system 10, such as entering a projection lens (not shown), and is projected onto the screen to form a display image.
  • the light recovery system 130 recovers the first non-image light emitted by the first light modulator 121 of the first light modulation system and directs it to the incident surface of the first light modulator, the portion The light enters the first light modulator 121 again as the incident light, and is modulated to generate a new first image light and a first non-image light, which are repeated a plurality of times, so that most of the first light is modulated by the first light modulation system. It is then emitted as the first image light.
  • the driving device drives the fluorescent color wheel to rotate, so that the blue light region and the yellow light region sequentially receive the illumination of the blue excitation light source in order, thereby emitting blue light and yellow light in order.
  • the fluorescent color wheel can be a transmissive color wheel, that is, the incident light and the outgoing light are respectively located on both sides of the fluorescent color wheel; the fluorescent color wheel can also be a reflective color wheel, that is, the incident light and the outgoing light are located on the same side of the fluorescent color wheel.
  • the first light may be light of other color types as long as the light-emitting characteristics of the light-emitting device are changed accordingly.
  • the first light is a sequential light of a first sub-light (yellow light in this embodiment) and a second sub-light (blue in this embodiment), wherein the first sub-light is a broad-spectrum light containing two colors of light
  • the second sub-light is a monochromatic light.
  • the first light emitted by the light emitting device 110 is yellow light (first sub-light) and blue light.
  • the first light modulator 121 modulates the blue light into a blue first image light
  • the blue first image light is guided to the first through the light splitting element 160
  • the second light modulator 122 of the two-light modulation system is modulated by the second light modulator 122 to become a second image light of blue, and the second image light of the blue light is guided into the projection display system 10 via the light combining device 140.
  • the modulation of the light by each modulator is based on the same image, but the modulation signals of the different colors of the modulators are different.
  • a general color image includes at least red component image data, green component image data, and blue component image data
  • the light modulator can modulate different incident light according to different color component image data.
  • the first light modulator 121 when the first light is in the blue light sequence, the first light modulator 121 modulates the blue light according to the blue component image data in the image data source, and the second light modulator 122 is based on the image data source.
  • the blue component image data in the blue component is modulated; when the first light is in the yellow light sequence, the second light modulator 122 modulates the red light according to the red component image data in the image data source, the third light modulator 123 modulates the green light according to the green component image data in the same image data source, and the first light modulator 121 modulates the first light according to the red and green component image data in the image data source.
  • the first light modulator 121 when the first light is in a yellow light sequence, for each pixel, the first light modulator 121 performs a color with a larger gray value in the red and green colors of the pixel according to the image data source.
  • the first light modulator 121 directly modulates the second light modulator 122 or the third spatial light modulator 123 according to the red or green gray value of the pixel.
  • the brightness finally displayed by the pixel is matched with the gray value of the frame image data; if one pixel is a mixed color of red and green, the first light modulator 121 performs one of the larger gray values in red and green.
  • the colors of the light modulated by the second light modulator and the third light modulator may also be interchanged when the first light is in the yellow light sequence.
  • the spectroscopic element can also direct the first image light emitted by the first light modulation system to the third light modulator.
  • the above embodiment only enumerates the case where the first light is the order light of blue light and yellow light, and in the description of the ⁇ light emitting device>, the first light is the order light of the first sub light and the second sub light.
  • the case can be applied with reference to the description of the sequence light of yellow light (equivalent to the first sub-light) and blue light (corresponding to the second sub-light), and will not be described here.
  • the first light modulator 121, the second light modulator 122, and the third light modulator 123 are both transmissive liquid crystal light valves LCD.
  • the transmissive liquid crystal light valve includes a liquid crystal layer for adjusting the polarization state of light, and controls the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer by controlling the voltage applied to the liquid crystal layer, thereby controlling the polarization state of the emitted light.
  • the first light provided by the illuminating device 110 is required to be polarized light of a single polarization state to be modulated by the LCD.
  • the exit end includes a polarizing plate for reflecting or absorbing non-image light such that the L CD only emits image light for display; and the present invention is for recycling non-image light,
  • the polarizing plate at the exit end of the LCD is removed so that both image light and non-image light of different polarization states can be emitted from the light modulation system.
  • the light modulator is a light modulator of the liquid crystal light valve type, wherein the polarization state of the emitted light is different from the polarization state of the incident light, and the polarization state of the emitted light is the same as the polarization state of the incident light.
  • the first light is P-polarized light
  • the S-polarized light is the image light portion
  • the P-polarized light portion is the non-image light portion.
  • the light from the light-emitting device 110 passes through the first light modulator 121, and is split into two beams into the second light modulator 122 and the third light modulator 123, respectively, and then combined into one bundle.
  • the optical paths of the light of any one color are equal (regardless of the optical path difference error caused by the difference in the speed of light of different wavelengths of light in the medium), that is, the imaging of light of any color
  • the process is basically the same, and there is no problem caused by the additional addition of the relay imaging device by a certain color of light.
  • the technical solution avoids the problem that the optical loss of a certain light caused by the inconsistency of the optical paths of the three optical modulators in the prior art is too large, and the imaging quality is poor; the three-way photosynthetic aperture is also avoided.
  • the light combining device has a complicated design and has the problem of additional light loss. It will be appreciated that the position of the first light modulation system and the second light modulation system can be exchanged to ensure that the optical paths of the respective lights are equal.
  • the light modulator of the light modulation system is not limited to the transmissive liquid crystal light valve L CD, and may be other liquid crystal light valve type light modulators, such as a reflective liquid crystal light valve LCOS, It may also be a digital modulator device type of light modulator DMD, which is described in the subsequent embodiments.
  • the light recovery system 130 is configured to recover the first non-image light emitted by the first light modulation system and direct it to the incident surface of the first light modulation system.
  • the light homogenizing device 130 includes a pair of fly-eye lenses, the incident surface of the pair of fly-eye lenses includes a first region and a second region that do not overlap each other, wherein the first light is incident from the first region, and the recovered light Injecting from the second region, the technical solution can be applied to the case where the first light has the same wavelength and the same polarization state as the recovered light.
  • the geometrical light combining method can also be applied to the case where the polarization states of the first light and the recovered light are different, and even the case where the first light and the recovered light are unpolarized light, as long as the light is combined
  • the light may be converted into light of a single polarization state before being incident on the light modulator. Specifically, it may be realized by providing a polarization conversion element on the optical path between the light homogenizing device and the light modulator.
  • the light recovery system 130 recovers only the first non-image light of the first light modulation system because the first light modulation system includes only one first light modulator 121, and performs light recovery thereon.
  • the optical path structure is simple, and the first light modulation system is located at the upstream position of the optical path, and recycling thereof can more significantly improve the light utilization rate, and is a relatively economical light recovery method. Since the light recovery system 130 of the present embodiment does not recover the second light modulation system, the exit ends of the second light modulator 122 and the third light modulator 123 need to be provided with a polarizing plate to prevent the second non-image light from entering the projection display system. The light path is exited, or a polarizing plate is disposed behind the light combining device 140 to block the second non-image light.
  • the projection display system 20 includes a light emitting device 210, a first light modulation system, a second light modulation system, and a light recovery system. 230, wherein the first light modulation system comprises a first light modulator 221, and the second light modulation system comprises a second light modulator 222 and a third light modulator 223 connected in parallel in the optical path.
  • the light recovery system 230 recovers the second non-image light emitted by the second light modulator 222 and the third light modulator 223 of the second light modulation system, and directs it to the first light modulation.
  • the incident surface of the device 221, the portion of the light enters the first light modulator 221 again as the incident light, and is modulated to generate a new first image light and a first non-image light, which is repeated a plurality of times, thereby improving the utilization of the light. rate.
  • the second image light emitted by the second light modulator 222 is reflected, and the second image light emitted by the third light modulator 223 is transmitted, so that the second light modulator 222 and The second image light emitted by the third light modulator 223 is combined and emitted to form a second image light of the second light modulation system; meanwhile, the second non-image light emitted by the second light modulator 222 is transmitted, and the third The second non-image light emitted by the light modulator 223 is reflected, so that the second non-image light emitted by the second light modulator 222 and the third light modulator 223 is combined and emitted from the other side to form a second light modulation system.
  • the second non-image light is transmitted, so that the second non-image light emitted by the second light modulator 222 and the third light modulator 223 is combined and emitted from the other side to form a second light modulation system.
  • the structural functions of the other optical components such as the illuminating device 210, the light absorbing device 250, the spectroscopy device 260, and the like, may be referred to the description in the first embodiment and its extended embodiments, and details are not described herein again.
  • the projection display system 40 includes a light-emitting device 410, a first light modulation system, a second light modulation system, and a light recovery system. 430, wherein the first light modulation system comprises a first light modulator 421 and a second light modulator 422 connected in parallel in the optical path, the second light modulation system comprises a third light modulator 423, and the projection display system 40 further comprises a beam splitting component 460 , a light combining device 440 and a light homogenizing device 450.
  • the second image light enters the exiting optical path of the projection display system 40, such as entering a projection lens (not shown), and is projected onto the screen to form a display image.
  • the light recovery system 430 recovers the first non-image light and the second non-image light, respectively, and directs them to the incident surface of the first light modulation system.
  • a light homogenizing device 450 Prior to the first light modulation system, a light homogenizing device 450 is provided to homogenize the first light, the first non-image light, and the second non-image light such that the two light modulators incident on the first light modulation system The light is evenly distributed.
  • optical devices in this embodiment may refer to the foregoing embodiments and their extended embodiments. The description is not repeated here.
  • the first light emitted by the light emitting device 410 is a sequence light of yellow light (first sub-light) and blue light (second sub-light), wherein the yellow light is Wide spectrum light containing red and green spectra.
  • the light splitting element 460 splits the first light into red light and green light, and directs the red light and the green light to the first light modulator 421 and the second light modulator 422, respectively (also The two light modulators 421 emit red first image light and first non-image light, and the second light modulator 422 emits green first image light and a non-image light, wherein the red first image light and the green first image light are combined by the light combining device 440, and are incident on the second light modulation system, the red first non-image light and the green first The non-image light is merged into the light recovery system 430 by the light combining device 440; when the first light is in the blue light sequence, the light splitting element 460 directs the blue light to the first light modulator 421 (or the second light modulator 422).
  • the light emitting device 510 emits first light
  • the first light modulation system is located on the optical path of the first light
  • the light splitting element 560 is located between the light emitting device 510 and the first light modulation system for Light split into two
  • the beam of light is incident on the first light modulator 521 and the second light modulator 522 of the first light modulation system, respectively.
  • the first image light and the first non-image light are emitted
  • the first image light is incident on the second light modulation system
  • the second light modulation system is located on the optical path of the first image light, for the first image
  • the light modulates and emits the second image light and the second non-image light.
  • the second image light enters the exiting optical path of the projection display system 50, such as entering a projection lens (not shown), and is projected onto the screen to form a display image.
  • the light recovery system 530 recovers the second non-image light and directs it to the entrance face of the first light modulation system.
  • a light homogenizing device 550 is provided prior to the first light modulation system to homogenize the first light and the second non-image light such that the light incident on the two light modulators of the first light modulation system is evenly distributed .
  • the light emitting device 610 emits first light
  • the first light modulation system is located on the optical path of the first light
  • the light splitting component 660 is located between the light emitting device 610 and the first light modulation system for The light is split into two beams which are incident on the first light modulator 621 and the second light modulator 622 of the first light modulation system, respectively.
  • the first image light and the first non-image light are emitted
  • the first image light is incident on the second light modulation system
  • the second light modulation system is located on the optical path of the first image light, for the first image
  • the light modulates and emits the second image light and the second non-image light.
  • the second image light enters the exiting optical path of the projection display system 60, such as entering a projection lens (not shown), and is projected onto the screen to form a display image.
  • the light recovery system 630 recovers the first non-image light and directs it to the entrance surface of the first light modulation system.
  • a light homogenizing device 650 is provided prior to the first light modulation system to homogenize the first light and the first non-image light such that light incident on the two light modulators of the first light modulation system is evenly distributed .
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of a projection display system according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the display system 70 includes a light emitting device 710, a first light modulation system, a second light modulation system, and a light recovery system 730, wherein the first light modulation system includes a first light modulator 721, and the second light modulation system includes a parallel connection in the optical path
  • the two-light modulator 722 and the third light modulator 723, the projection display system 70 further includes a beam splitting element 760, a light combining device 740, and a light homogenizing device 750.
  • the light emitting device 710 emits the first light
  • the first light modulation system is located on the optical path of the first light
  • the first light is incident on the first light modulator 721
  • the first image light is emitted after being modulated.
  • the first image light is incident on the second light modulation system
  • the beam splitting element 760 is located between the first light modulation system and the second light modulation system for splitting the first image light into two beams and respectively incident on the second light modulation system
  • the second image light emitted by the second light modulator 722 and the second image light emitted by the third light modulator are respectively incident on the light combining device 740, and then merged into the outgoing light of the second image light into the projection display system 70.
  • the road such as entering a projection lens (not shown), is projected onto the screen to form a display image.
  • the light recovery system 730 recovers the first non-image light and directs it to the entrance face of the first light modulation system.
  • a light homogenizing device 750 is provided prior to the first light modulation system to homogenize the first light and the first non-image light such that light incident on the two light modulators of the first light modulation system is evenly distributed .
  • the first embodiment differs from the first embodiment only in that the first optical modulator 721 in this embodiment is a reflective liquid crystal light valve type optical modulator LCOS.
  • the incident light is incident perpendicularly to the LC OS, and when the image light and the non-image light are emitted together, the polarized selection piece placed at 45° in front of the LC0S is split into two beams, and the non-image light is divided therein. Blocking, causing non-image light to be emitted.
  • the polarization selecting piece placed at 45° in front of the LC0S is removed, and a total reflection prism is disposed as shown in the drawing, so that the incident light is reflected to the LC0S at a total reflection surface of the total reflection prism at a larger than critical angle.
  • the illuminating light is incident on the total reflection surface at a small angle, so that the image light and the non-image light can be transmitted from the total reflection prism in the same direction.
  • the first image light and the first non-image light are split into two by the polarization beam splitter 731 of the light recovery system 730, the first image light is incident on the second light modulation system, and the first non-image light is recovered by the light recovery system.
  • the second non-image light of the second light modulation system can be further recovered.
  • the description of the third embodiment can be referred to, and details are not described herein again.
  • the first light modulation system includes two light modulators, and the second light modulation The system includes a light modulator, wherein the light modulator of the second light modulation system is a reflective liquid crystal light valve type light modulator.
  • the first optical modulation system includes two optical modulators, the second optical modulation system includes one optical modulator
  • the seventh embodiment light modulation of the optical modulation system including a single optical modulator
  • the type of the device is a reflective liquid crystal light valve), which will not be described here.
  • the present embodiment can further perform light recovery on the first light modulation system and the second light modulation system.
  • the first light modulator may be replaced by a digital micromirror device type light modulator, and the digital micromirror device is in a chirp state (ON light).
  • the off state (OFF light) of the digital micromirror device is non-image light, and the image light and the non-image light are emitted from the digital micromirror device, and then exit in different directions, wherein the image light enters the second light modulation system
  • Non-image light is recovered by the light recovery system.
  • light recovery can be performed on the first light modulation system and the second light modulation system in the same manner.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of a projection display system according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the projection display system 80 includes a light-emitting device 810, a first light modulation system, a second light modulation system, and a light recovery system. 830, wherein the first light modulation system comprises a first light modulator 821, the second light modulation system comprises a second light modulator 822 and a third light modulator 823 connected in parallel in the optical path, and the projection display system 80 further comprises a light combining device 840.
  • the light emitting device 810 emits the first light
  • the first light modulator 821 is located on the optical path of the first light for modulating the first light to emit the first image light and the first non-image light.
  • the first image light and the first non-image light are emitted along the same optical path, and are incident on the polarization beam splitter 831 of the light recovery system 830, wherein the first image light is reflected and incident on the incident surface of the second light modulator 822.
  • the first non-image light is transmitted and incident on the incident surface of the third light modulator 823.
  • the first image light is modulated by the second light modulator 822 to emit image light and non-image light
  • the first non-image light is modulated by the third light modulator 823 to emit image light and non-image light.
  • the image light emitted by the second light modulator 822 and the image light emitted by the third light modulator 823 are combined by the light combining device 840 to be combined into the second image light of the second light modulation system, and enter the light emitted by the projection display system 70. road.
  • the luminous flux adjusting device is controlled by a control device, and the control device calculates the proportion of the red, green and blue colors in the non-image light of the frame image according to the ratio of the total amount of red, green and blue colors in each frame of the image. And in combination with the collection efficiency of the light recovery system, the luminous flux of each color light recovered to the light modulation system without the light flux adjusting device is obtained. By changing the light transmittance in the order of light of different colors, the light flux of the light modulation system is actually recovered by the light of each color.
  • the ninth embodiment enumerates the technical solution of adding the luminous flux adjusting device to the first embodiment.
  • the projection display system of the present invention is suitable for use in various projection display devices such as engineering projectors, cinema projectors, laser televisions, home theaters, educational projectors, and portable pico projectors.

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Abstract

一种投影显示系统（10）包括：发光装置（110），用于发出第一光，第一光包含红光、绿光和蓝光光谱；位于第一光的光路上的第一光调制系统，用于调制第一光，并出射第一图像光和第一非图像光；位于第一图像光的光路上的第二光调制系统，用于调制第一图像光，并出射第二图像光和第二非图像光，第二图像光进入投影显示系统（10）的出射光路而形成图像；第一光调制系统和第二光调制系统中的一个光调制系统仅包括一个光调制器，另一个光调制系统包括两个光调制器，且该两个光调制器在光路中并联；光回收系统（130），用于回收第一非图像光和/或第二非图像光，并将其引导至第一光调制系统或第二光调制系统的入射面。

Description

一种投影显示系统 技术领域
[0001] 本发明涉及投影显示领域， 特别是涉及一种投影显示系统。
背景技术
[0002] 现有技术中， 投影设备采用单 LCD(Liquid Crystal Display, 液晶显示器)系统进 行图像处理， 或者采用 3LCD系统进行图像处理。
技术问题
[0003] 当采用单 LCD系统进行图像处理吋， 红、 绿、 蓝三色光轮流被 LCD处理， 得到 红绿蓝三个图像， 在人眼处根据视觉暂留合成所需要显示的彩色图像， 该技术 方案下， 图像的显示质量很低， 例如会出现闪烁、 亮度低等问题。
[0004] 当采用 3LCD系统进行图像处理吋， 同一吋间， 每个 LCD只处理一种颜色光， 然后合光后出射得到彩色图像， 相当于三个 LCD进行了并联。 该技术方案虽然 解决了图像闪烁和亮度低的问题， 但是图像的对比度与单 LCD系统的对比度几 乎没有分别， 耗费了高成本却没有带来令人满意的显示效果， 不适合应用在高 端的市场上。
[0005] 如图 10所示， 为现有技术中的投影显示系统的光路结构示意图， 白光 W经波长 分光器件分成黄光 Y和蓝光 B， 其中黄光 Y进一步被分成红光 R和绿光 G， 蓝光 B 、 绿光 G和红光 R分别入射到 LCD 1、 LCD2和 LCD3上， 经 LCD调制处理后形成蓝 绿红各自三色图像光， 然后经 X-Cube合光后经过投影镜头在屏幕上形成图像。 在该技术方案中， 总有一个颜色的光 （如图中的红光 R) 的光程较其他两束光的 光程长， 途经的透镜更多， 导致该光的光损失大、 成像质量差。 此外， 该技术 方案中， X-Cube采用四个三棱柱拼接， 每个三棱柱与其他三棱柱接触的表面都 需要镀膜， 镀膜困难， 并且每个拼接棱柱之间有缝隙， 进一步造成光损失。 综 上种种因素影响， 导致 3LCD的投影显示系统的显示效果不佳。
[0006] 因此， 一种更高显示效果投影显示系统亟待幵发。
[0007] 问题的解决方案
技术解决方案
[0008] 针对上述现有技术的投影显示系统对比度低的缺陷， 本发明提供一种能够提供 高对比度、 高亮度的投影显示系统， 包括：
[0009] 发光装置， 用于发出第一光， 所述第一光包含红光、 绿光和蓝光光谱； 第一光 调制系统， 位于所述第一光的光路上， 用于调制所述第一光， 并出射第一图像 光和第一非图像光； 第二光调制系统， 位于所述第一图像光的光路上， 用于调 制所述第一图像光， 并出射第二图像光和第二非图像光， 所述第二图像光进入 所述投影显示系统的出射光路而形成图像； 所述第一光调制系统和所述第二光 调制系统中的一个光调制系统仅包括一个光调制器， 另一个光调制系统包括两 个光调制器， 且该两个光调制器在光路中并联； 光回收系统， 用于回收所述第 一非图像光和 /或第二非图像光， 并将其引导至所述第一光调制系统或第二光调 制系统的入射面。
[0010] 在一种实施方式中， 所述第一光为第一子光和第二子光的吋序光， 其中所述第 一子光为包含两种颜色光的宽谱光， 所述第二子光为一单色光； 所述第一光调 制系统包括第一光调制器， 所述第二光调制系统包括第二光调制器和第三光调 制器， 所述第二光调制器和所述第三光调制器在光路中并联； 所述投影显示系 统还包括分光元件， 当所述第一光处于第一子光吋序吋， 所述分光元件将所述 第一光调制系统出射的第一图像光分为两种颜色的图像光， 该两种颜色的图像 光分别入射到所述第二光调制器和所述第三光调制器； 当所述第一光处于第二 子光吋序吋， 所述分光元件将所述第一光调制系统出射的第一图像光引导至所 述第二光调制器。
[0011] 在一种实施方式中， 所述第一光为第一子光和第二子光的吋序光， 其中所述第 一子光为包含两种颜色光的宽谱光， 所述第二子光为一单色光； 所述第一光调 制系统包括第一光调制器和第二光调制器， 所述第二光调制系统包括第三光调 制器， 所述第一光调制器和所述第二光调制器在光路中并联； 所述投影显示系 统还包括分光元件， 当所述第一光处于第一子光吋序吋， 所述分光元件将所述 第一光分为两种颜色的光， 该两种颜色的光分别入射到所述第一光调制器和所 述第二光调制器， 当所述第一光处于第二子光吋序吋， 所述分光元件将所述第 一光弓 I导至所述第二光调制器。
[0012] 在一种实施方式中， 所述光回收系统用于回收所述第一非图像光和 /或第二非 图像光， 并将其引导至所述第一光调制系统的入射面。
[0013] 在一种实施方式中， 所述第一光为红光、 绿光和蓝光的吋序光， 所述第一光调 制系统包括第一光调制器， 所述第二光调制系统包括第二光调制器和第三光调 制器， 所述第二光调制器和所述第三光调制器在光路中并联； 所述第二光调制 器位于所述第一图像光的光路上， 用于调制所述第一图像光； 所述光回收系统 用于回收所述第一非图像光， 并将其引导至所述第三光调制器的入射面， 所述 第三光调制器用于调制所述第一非图像光； 所述第二光调制器和所述第三光调 制器出射的图像光合光为第二图像光。
[0014] 在一种实施方式中， 还包括匀光装置， 用于在所述光回收系统回收的光入射至 光调制系统之前， 对该光进行匀光。
[0015] 在一种实施方式中， 还包括光通量调节装置， 用于在所述光回收系统回收的光 入射至光调制系统之前， 根据指定的参数对该光的光通量进行调节。
[0016] 在一种实施方式中， 在一帧图像期间， 所有经光回收系统回收的光的中， 红光 、 绿光和蓝光的比例符合白光中红绿蓝的比例。
[0017] 在一种实施方式中， 所述在光路中并联的两个光调制器为液晶光阀类型的光调 制器。
[0018] 在一种实施方式中， 所述仅包括一个光调制器的光调制系统的光调制器类型为 液晶光阀类型的光调制器或数字微镜装置类型的光调制器。
发明的有益效果
有益效果
[0019] 与现有技术相比， 本发明包括如下有益效果： 本发明通过使第一光依次经过第 一光调制系统和第二光调制系统， 使得每一束光都至少经过了两个光调制器的 调制， 增加了显示系统的对比度范围； 同吋， 本发明通过光回收系统将第一光 调制系统和 /或第二光调制系统的非图像光回收再利用， 提高了光利用率， 实现 了同功率下更大的出射光亮度； 而且， 本发明仅使用了三个光调制器， 在未明 显增加成本的情况下实现了上述改善成像质量的效果， 解决了现有技术高成本 低效果的问题。
对附图的简要说明
附图说明
[0020] 图 1为本发明实施例一的投影显示系统的结构示意图。
[0021] 图 2为本发明实施例二的投影显示系统的结构示意图。
[0022] 图 3为本发明实施例三的投影显示系统的结构示意图。
[0023] 图 4为本发明实施例四的投影显示系统的结构示意图。
[0024] 图 5为本发明实施例五的投影显示系统的结构示意图。
[0025] 图 6为本发明实施例六的投影显示系统的结构示意图。
[0026] 图 7为本发明实施例七的投影显示系统的结构示意图。
[0027] 图 8为本发明实施例八的投影显示系统的结构示意图。
[0028] 图 9为本发明实施例九的投影显示系统的结构示意图。
[0029] 图 10为现有技术中的投影显示系统的光路结构示意图。
本发明的实施方式
[0030] 针对现有技术的投影显示系统中， 三个光调制器 "并联 "而带来的对比度不高、 一种颜色光损失过大等问题， 本发明将三个光调制器的关系进行了改变。 本发 明的主要发明构思， 就是将两个光调制器进行"并联"得到一个光调制系统， 然后 将这一对"并联"的光调制器再与另外一个包括单个光调制器的光调制系统进行" 串联"。 进一步为使投影显示的亮度提高， 引入光回收系统， 对光调制系统出射 的非图像光进行回收再利用。 通过该技术方案， 在不明显增加成本的情况下， 提高了投影显示系统的显示效果， 是一种经济实用的技术方案。
[0031] 本发明中， 光调制器出射的图像光， 是指光调制器依据图像数据信号将入射光 调制后的用于图像显示的光， 而非图像光是指经光调制器调制后的不用于显示 图像的光。 举例来说明， 对于 DMD(Digital Micromkro Device,数字微镜装置)光 调制器， 其" ON"状态的微镜出射的光为图像光， 其' OFF"状态的微镜出射的光 为非图像光。 一般地， 在无光回收系统的投影显示系统中， 光调制器出射的非 图像光直接被吸收， 而本发明将这部分非图像光回收再利用， 使其重新回到光 路中， 经再次调制后至少部分地以图像光的方式出射， 从而提高光的利用率。
[0032] 本发明中， 光学元件的串联和并联的概念参照电路元件的串联和并联， 只是将 电流替换为光束， 将电路元件替换为光学元件。 具体地， 所谓"两个光调制器在 光路中并联"即为将一束光分成两个子光束， 使两个子光束分别经过两个光调制 器调制后再合光； 所谓"两个光调制器在光路中串联"即为使一束光先后经过两个 光调制器。
[0033] 在本发明的投影显示系统中， 任何一束光都至少经过两个光调制器的调制然后 出射， 假若前一光调制器的可调节的灰度范围为 0~N1， 后一光调制器的可调节 的灰度范围为 0~N2， 则将两者"串联"， 使得光先经过前一光调制器， 再经过后 一光调制器， 那么整个系统的可调灰度范围变为 0~NlxN2， 增加了投影显示系 统的动态范围， 减小了最小亮度单位， 大大提高了投影显示系统的显示效果和 对比度。
[0034] 而且， 本发明仅将两个光调制器进行"并联"， 避免了现有技术中三个光调制器 "并联"吋的光程不一致而带来的某一光的光损失过大、 成像质量差的问题； 避免 了三路光合光吋合光装置设计复杂、 有额外光损失的问题。
[0035] 在本发明中如涉及"第一"、 "第二"、 "第三"等的描述仅用于描述目的， 以便于 描述方便， 而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术 特征的数量。 由此， 限定有 "第一"、 "第二"、 "第三"的特征可以明示或者隐含地 包括至少一个该特征。
[0036] 下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。
[0037] 实施例一
[0038] 请参见图 1， 如图 1所示为本发明实施例一的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 10包括发光装置 110、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 130, 其中第一光调制系统包括第一光调制器 121， 第二光调制系统包括第二光 调制器 122和第三光调制器 123。
[0039] 本实施例中， 发光装置 110发出第一光。 第一光调制系统的第一光调制器 121位 于第一光的光路上， 用于调制第一光， 并出射第一图像光和第一非图像光。 随 后， 第一图像光入射到第二光调制系统， 第二光调制系统位于第一图像光的光 路上， 用于对第一图像光进行调制， 并出射第二图像光和第二非图像光。 第二 图像光进入投影显示系统 10的出射光路， 如进入投影镜头 （图未示） ， 被投射 到屏幕上， 形成显示图像。
[0040] 本实施例中， 光回收系统 130将第一光调制系统的第一光调制器 121出射的第一 非图像光回收， 并将其引导至第一光调制器的入射面， 该部分光以入射光的身 份再次进入第一光调制器 121， 经调制后产生新的第一图像光和第一非图像光， 如此反复多次， 使得大部分第一光经第一光调制系统调制后作为第一图像光出 射。
[0041] 下面对本实施例中的各部件进行一一说明。
[0042] <发光装置>
[0043] 本实施例中， 发光装置 110发出的第一光为蓝光和黄光的吋序光， 发光装置 110 依吋序周期性的出射蓝光和黄光， 其中黄光为包含红光光谱和绿光光谱的宽谱 光。
[0044] 吋序光的获得方式可以有多种， 在一个实施方式中， 发光装置 110为激发光激 发荧光色轮的光源装置， 包括蓝色激发光源、 荧光色轮及驱动装置。 其中蓝色 激发光源可以为一激光光源， 如激光二极管阵列、 激光器光源等， 还可以为 LED 阵列光源。 荧光色轮包括两个区域一蓝光区域和黄光区域， 其中蓝光区域为 散射区域， 黄光区域为黄色波长转换区域， 波长转换区域包括荧光材料层， 如 荧光粉-有机粘接剂层、 荧光玻璃、 荧光陶瓷等。 驱动装置驱动荧光色轮转动， 使得蓝光区域和黄光区域依吋序依次接收蓝色激发光源的照射， 从而依吋序出 射蓝光和黄光。 荧光色轮可以为透射式色轮， 即入射光和出射光分别位于荧光 色轮的两侧； 荧光色轮还可以为反射式色轮， 即入射光和出射光位于荧光色轮 的同侧。
[0045] 可以理解， 荧光色轮也可以替换为其他类型的波长转换装置。 例如， 波长转换 装置还可以为色桶 /色筒， 包括沿桶 /筒面环绕分布的多个区域， 色桶 /色筒绕其轴 线方向旋转， 以使该多个区域依吋序周期性处于激发光的照射下； 或者， 波长 转换装置还可以为色板， 包括沿一直线方向依次排布的多个区域， 色板沿该直 线方向线性振动， 以使该多个区域依吋序周期性处于激发光的照射下， 此处不 再赘述。
[0046] 在另一个实施方式中， 发光装置同样为激发光激发荧光色轮的光源装置， 但是 蓝色激发光源替换为其他激发光源， 如紫外光激发光光源， 蓝光区域替换为蓝 色荧光粉区域， 同样可以达到上述实施方式的效果。
[0047] 在另一个实施方式中， 发光装置为彼此独立的蓝光光源和黄光光源的组合光源 ， 其中蓝光光源为激光光源， 如激光二极管阵列、 激光器光源等， 还可以为 LED 阵列光源； 黄光光源为激光激发荧光材料的光源， 如蓝光激发波长转换装置的 光源， 其中的波长转换装置既可以是固定式的波长转换片， 也可以是仅包括黄 光区域的荧光色轮。 通过将蓝光光源和黄光光源进行合光， 控制两者的幵启和 关闭即可获得吋序的蓝光和黄光。
[0048] 在其他实施方式中， 第一光也可以为其他颜色种类的光， 只要相应地将上述发 光装置的发光特性改变即可。 第一光为第一子光 （本实施例中为黄光） 和第二 子光 （本实施例中为蓝光） 的吋序光， 其中第一子光为包含两种颜色光的宽谱 光， 第二子光为一单色光。 例如， 第一光可以为第一子光青光和第二子光红光 的吋序光， 其中第一子光青光为包含蓝光光谱和绿光光谱的宽谱光； 或者， 第 一光也可以为第一子光品红光和第二子光绿光的吋序光， 其中第一子光品红光 为包含蓝光光谱和红光光谱的宽谱光。 总之， 第一光包含红光、 绿光和蓝光光 谱， 且在每一周期叠加表现为白光， 以满足投影显示图像使用。
[0049] <光调制系统 >
[0050] 本实施例中， 在一帧图像期间， 第一光调制系统和第二光调制系统根据该图像 的相关数据对发光装置 110出射的第一光进行调制。 第一光调制系统和第二光调 制系统在光路中呈串联连接的关系， 发光装置 110发出的第一光以均匀的光分布 入射到第一光调制系统， 先被第一光调制系统调制， 然后再被第二光调制系统 调制， 这两次调制过程中， 都是基于同一个图像进行的调制。
[0051] 具体地， 本实施例中， 发光装置 110发出的第一光为黄光 （第一子光） 和蓝光
(第二子光） 的吋序光。 在蓝光 （第二子光） 吋序内， 第一光调制器 121将蓝光 调制为蓝色的第一图像光， 该蓝色的第一图像光经分光元件 160被引导入射到第 二光调制系统的第二光调制器 122， 经第二光调制器 122调制后成为蓝色的第二 图像光， 该蓝色的第二图像光经合光装置 140引导进入投影显示系统 10的出射光 路； 在黄光 （第一子光） 吋序内， 第一光调制器 121将黄光调制为黄色的第一图 像光， 该黄色的第一图像光经分光元件 160分成红色的第一图像光和绿色的第一 图像光， 分别入射到第二光调制器 122和第三光调制器 123， 并分别被调制为红 色的第二图像光和绿色的第二图像光， 该红色和绿色的第二图像光经合光装置 1 40合光后被其引导进入投影显示系统 10的出射光路。 从而在一个周期内， 蓝色 、 红色和绿色的第二图像光出射后形成吋序的彩色图像。
在本实施例中， 各调制器对光的调制虽然基于同一图像， 但是各调制器对不同 颜色的光的调制信号是有区别的。 已知一般的彩色图像中至少包含红色分量图 像数据、 绿色分量图像数据和蓝色分量图像数据， 光调制器可以根据不同的颜 色分量图像数据对不同的入射光进行调制。 例如， 在一个实施方式中， 当第一 光处于蓝光吋序吋， 第一光调制器 121根据图像数据源中的蓝色分量图像数据对 蓝光进行调制， 第二光调制器 122根据图像数据源中的蓝色分量图像数据对蓝光 进行调制； 当第一光处于黄光吋序吋， 第二光调制器 122根据图像数据源中的红 色分量图像数据对红光进行调制， 第三光调制器 123根据同一个图像数据源中的 绿色分量图像数据对绿光进行调制， 第一光调制器 121则根据图像数据源中的红 色和绿色分量图像数据对第一光进行调制。 具体地， 在一种实施方式中， 当第 一光处于黄光吋序吋， 针对各个像素， 第一光调制器 121根据图像数据源该像素 的红色和绿色中灰度值较大的颜色进行调制一假若一像素仅为单一的红色或 绿色， 则第一光调制器 121直接根据该像素的红色或绿色的灰度值配合第二光调 制器 122或第三空间光调制器 123同步调制， 使得该像素最终显示出的亮度与该 帧图像数据的灰度值相符； 假若一像素为红色和绿色的混合色， 则第一光调制 器 121根据红色和绿色中灰度值较大的一个进行调制， 并配合第二光调制器 122 或第三空间光调制器 123同步调制使得该像素的灰度值较大的色显示出的亮度与 该帧图像数据的该色的灰度值相符； 同吋， 对于灰度值较小的颜色， 通过获得 红色和绿色的灰度值比值， 相应的调整该颜色对应的第一光调制器或第二光调 制器的光通过率 （如适当减小光通过率） ， 使得该颜色能够最终显示出与该帧 图像数据相符的灰度值。
[0053] 可以理解， 在其他实施方式中， 当第一光处于黄光吋序吋， 第二光调制器和第 三光调制器调制的光的颜色也可以互换。 当第一光处于蓝光吋序吋， 分光元件 也可以将第一光调制系统出射的第一图像光引导至第三光调制器。
[0054] 上述实施方式仅列举了第一光为蓝光和黄光的吋序光的情况， 对于 <发光装置> 的描述中， 第一光为第一子光和第二子光的吋序光的情形， 可以参照黄光 （相 当于第一子光） 和蓝光 （相当于第二子光） 的吋序光的描述进行套用， 此处不 再赘述。
[0055] 本实施例中， 分光元件 160为二向色片， 反射红光和蓝光， 并透射绿光。 可以 理解， 在本发明另一实施方式中， 通过将光路调换， 也可以将分光元件设置透 射红光和蓝光并反射绿光的二向色片。 二向色片可以为在透明基板上镀制多层 介质膜的器件等。 在分光元件 160的出射光路上， 还可以如图所示设置反射镜， 用于对光路进行引导， 还可以进一步增加透镜等光学元件 （图未示） 。
[0056] 本实施例中， 合光装置 140由两个直角棱镜拼接而成， 通过在该两个直角棱镜 的临近面镀制波长选择膜， 使得第二光调制器 122和第三光调制器 123在波长选 择膜上的透射反射特性相异， 从而实现合光。 进一步的， 合光装置 140的两个直 角棱镜的临近面之间有空气隙， 以利于波长选择膜的功能的实现。 在本发明的 另一个实施方式中， 合光装置包括偏振分光片， 该偏振分光片能够依入射光的 偏振态进行分光合光。 通过设置使第二光调制器与第三光调制器出射的光的偏 振态不同 （如一个为 S偏振光， 一个为 P偏振光） ， 可以实现两者出射的图像光 的合光。 可以理解， 合光装置还可以是二向色片或者偏振片。
[0057] 在本实施例中， 第一光调制器 121、 第二光调制器 122和第三光调制器 123都是 透射式液晶光阀 LCD。 透射式液晶光阀包括用于调节光的偏振态的液晶层， 通 过控制施加在液晶层上的电压， 控制液晶层内液晶分子的排列方向， 从而控制 出射光的偏振态。 在本实施例中， 要求发光装置 110提供的第一光为单一偏振态 的偏振光， 才能被 LCD调制。
[0058] 本实施例中， 由于光路中并联的两个光调制器 （第二光调制器和第三光调制器 ) 为液晶光阀类型的光调制器， 可以使两者通过两个直角棱镜拼接的合光装置 进行合光， 有利于光路结构的紧凑。
[0059] 在一般的 LCD中， 出射端包括一偏振片， 用于将非图像光反射或吸收， 使得 L CD只出射用于显示的图像光； 而本发明为了对非图像光进行回收利用， 移除了 LCD出射端的偏振片， 使得不同偏振态的图像光和非图像光都能够从光调制系 统中出射。 在一个实施方式中， 光调制器为液晶光阀类型的光调制器， 其出射 光中偏振态与入射光偏振态不同的为图像光， 其出射光中偏振态与入射光偏振 态相同的为非图像光， 例如： 第一光为 P偏振光， 则第一光调制器的出射光中， S偏振光为图像光部分， P偏振光部分为非图像光部分。 本发明使图像光和非图 像光都能够从光调制系统中出射， 然后对其分光， 并将其中的非图像光部分进 行再利用， 从而实现光的利用率的提高。
[0060] 本实施例中， 来自发光装置 110的光经过第一光调制器 121， 分为两束分别进入 第二光调制器 122和第三光调制器 123， 然后再合为一束。 该过程中， 任何一种 颜色的光的光程都相等 （不考虑因不同波长的光在介质中的光速不同而带来的 光程差误差问题） ， 也即任何一种颜色的光的成像过程基本相同， 不存在因某 一颜色光额外增加中继成像器件而带来的问题。 该技术方案避免了现有技术中 三个光调制器"并联"吋的光程不一致而带来的某一光的光损失过大、 成像质量差 的问题； 同吋避免了三路光合光吋合光装置设计复杂、 有额外光损失的问题。 可以理解， 将第一光调制系统和第二光调制系统的位置调换， 仍然能保证各光 的光程相等。
[0061] 在本发明的其他实施方式中， 光调制系统的光调制器不限于透射式液晶光阀 L CD, 也可以是其他液晶光阀类型的光调制器， 如反射式液晶光阀 LCOS, 还可以 是数字微镜装置类型的光调制器 DMD， 后续实施例中对其进行描述。
[0062] <光回收系统 >
[0063] 本实施例中， 光回收系统 130用于回收第一光调制系统出射的第一非图像光， 并将其引导至第一光调制系统的入射面。
[0064] 光回收系统 130包括一偏振分光片 131， 用于透射第一图像光并反射第一非图像 光。 其中， 透射的第一图像光经分光元件 160进入第二光调制系统， 而被反射的 第一非图像光被多个反射镜反射引导至第一光调制器 121的入射面。 本发明保护 的技术方案不限于图 1中数量或种类的反射镜， 反射镜可以是平面反射镜或曲面 反射镜， 此外， 光回收系统 130还可以包括中继透镜等光学元件。
[0065] 在本实施例中， 投影显示系统 10还包括匀光装置 150， 设置于第一光调制器 121 的入射面之前的光路上， 用于在光回收系统 130回收的第一非图像光入射至第一 光调制器 121之前对其进行匀光。 该匀光装置 150的作用在于将回收后的光重新 均匀化， 以保证入射至第一光调制器 121的光是均匀分布的， 否则第一光调制器 将无法出射正确的图像光。
[0066] 本实施例中， 匀光装置 130包括复眼透镜对， 该复眼透镜对的入射面包括互相 不重叠的第一区域和第二区域， 其中第一光从第一区域入射， 回收的光从第二 区域入射， 该技术方案可以适用于第一光与回收的光波长相同、 偏振态相同的 情形。 当然， 这种几何合光的方式也同样可以适用于第一光与回收的光的偏振 态不同的情形， 甚至适用于第一光与回收的光为非偏振光的情形， 只要保证合 光后的光在入射到光调制器之前变成单一偏振态的光即可， 具体地， 可以通过 在匀光装置与光调制器之间的光路上设置一偏振转换元件即可实现。
[0067] 在另一个实施方式中， 第一光和回收的光也可以从相同的位置入射到匀光装置 ， 通过使第一光和回收的光具有不同的偏振态， 使得两者在匀光装置前通过偏 振合光的方式合为一束即可。
[0068] 在另一个实施方式中， 匀光装置还可以是匀光棒等器件。
[0069] 本实施例中， 光回收系统 130仅对第一光调制系统的第一非图像光进行回收， 是由于第一光调制系统仅包括一个第一光调制器 121， 对其进行光回收的光路结 构简单， 而且第一光调制系统位于光路的上游位置， 对其进行回收能够更为明 显的提高光利用率， 是一种较为经济的光回收方式。 由于本实施例的光回收系 统 130不对第二光调制系统进行回收， 第二光调制器 122和第三光调制器 123的出 射端需要设置偏振片， 阻止第二非图像光进入投影显示系统的出射光路， 或者 在合光装置 140之后设置偏振片对第二非图像光进行阻挡。
[0070] 实施例二
[0071] 请参见图 2， 如图 2所示为本发明实施例二的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 20包括发光装置 210、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 230, 其中第一光调制系统包括第一光调制器 221， 第二光调制系统包括在光路 中并联的第二光调制器 222和第三光调制器 223。
[0072] 本实施例中， 发光装置 110发出第一光。 第一光调制系统的第一光调制器 221位 于第一光的光路上， 用于调制第一光， 并出射第一图像光和第一非图像光。 随 后， 第一图像光入射到第二光调制系统， 第二光调制系统位于第一图像光的光 路上， 用于对第一图像光进行调制， 并出射第二图像光和第二非图像光。 第二 图像光进入投影显示系统 20的出射光路， 如进入投影镜头 （图未示） ， 被投射 到屏幕上， 形成显示图像。
[0073] 本实施例中， 光回收系统 230将第二光调制系统的第二光调制器 222和第三光调 制器 223出射的第二非图像光回收， 并将其引导至第一光调制器 221的入射面， 该部分光以入射光的身份再次进入第一光调制器 221， 经调制后产生新的第一图 像光和第一非图像光， 如此反复多次， 提高了光的利用率。
[0074] 本实施例与实施例一的区别在于， 本实施例对第二光调制系统的第二非图像光 进行回收， 而实施例一对第一光调制系统的第一非图像光进行回收， 相应地， 光回收系统 230发生了变化。
[0075] 本实施例中， 第二光调制器 222发出的第二图像光和第二非图像光从合光装置 2 40的一侧入射， 第三光调制器 223发出的第二图像光和第二非图像光从合光装置 240的另一侧入射。 然后， 在合光装置 240的分光面位置， 第二光调制器 222发出 的第二图像光被反射， 第三光调制器 223发出的第二图像光被透射， 从而第二光 调制器 222和第三光调制器 223发出的第二图像光光合光后出射， 形成第二光调 制系统的第二图像光； 同吋， 第二光调制器 222发出的第二非图像光被透射， 第 三光调制器 223发出的第二非图像光被反射， 从而第二光调制器 222和第三光调 制器 223发出的第二非图像光光合光后从另一侧出射， 形成第二光调制系统的第 二非图像光。
[0076] 本实施例中， 合光装置 240包括一偏振分光片， 对同一个光调制器出射的不同 偏振态的图像光和非图像光进行分光。 第二光调制器 222和第三光调制器 223出 射的图像光的偏振态不同， 例如： 第二光调制器 222出射 S偏振态的图像光和 P偏 振态的非图像光， 而第三光调制器 223出射 P偏振态的图像光和 S偏振态的非图像 光， 该两个光调制器的出射光分别从不同侧面入射到偏振分光片， 从而实现两 个图像光的合光和两个非图像光的合光。
[0077] 本实施例中， 光回收系统 230仅对第二光调制系统的第二非图像光进行回收， 而不回收第一光调制系统的第一非图像光。 因此， 在第一光调制器 221的出射端 需要设置偏振片， 以阻止第一非图像光进入第二光调制系统。
[0078] 本实施例中， 其他光学组件， 如发光装置 210、 匀光装置 250、 分光元件 260等 器件的结构功能可以参照实施例一及其扩展实施方式中的描述， 此处不再赘述
[0079] 实施例三
[0080] 请参见图 3， 如图 3所示为本发明实施例三的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 30包括发光装置 310、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 330， 其中第一光调制系统包括第一光调制器 321， 第二光调制系统包括在光路 中并联的第二光调制器 322和第三光调制器 323， 投影显示系统 30还包括分光元 件 360、 合光装置 340和匀光装置 350。
[0081] 本实施例中， 发光装置 310发出第一光。 第一光调制系统的第一光调制器 321位 于第一光的光路上， 用于调制第一光， 并出射第一图像光和第一非图像光。 随 后， 第一图像光入射到第二光调制系统， 第二光调制系统位于第一图像光的光 路上， 用于对第一图像光进行调制， 并出射第二图像光和第二非图像光。 第二 图像光进入投影显示系统 30的出射光路， 如进入投影镜头 （图未示） ， 被投射 到屏幕上， 形成显示图像。
[0082] 本实施例结合了实施例一和实施例二， 同吋对第一光调制系统的第一非图像光 和第二光调制系统的第二非图像光进行回收， 本实施例中的光回收系统 330为上 述实施例一中的光回收系统 130和实施例二中的光回收系统 230的组合。 该技术 方案最大限度地提高了投影显示系统的光利用率， 具有相对于实施例一和实施 例二更高的亮度。
[0083] 本实施例中的各光学器件， 如发光装置 310、 第一光调制系统、 第二光调制系 统、 光回收系统 330、 分光元件 360和合光装置 340的具体特征可以参照上述实施 例及其扩展实施方式中的描述， 此处不再赘述。 [0084] 本实施例的一个实施方式中， 匀光装置 350包括第一区域、 第二区域和第三区 域， 分别对应第一光、 第一光调制系统的第一非图像光和第二光调制系统的第 二非图像光的入射位置。
[0085] 实施例四
[0086] 请参见图 4， 如图 4所示为本发明实施例四的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 40包括发光装置 410、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 430， 其中第一光调制系统包括在光路中并联的第一光调制器 421和第二光调制 器 422， 第二光调制系统包括第三光调制器 423， 投影显示系统 40还包括分光元 件 460、 合光装置 440和匀光装置 450。
[0087] 本实施例中， 发光装置 410发出第一光， 第一光调制系统位于第一光的光路上 ， 分光元件 460位于发光装置 410和第一光调制系统之间， 用于将第一光分成两 束光， 分别入射到第一光调制系统的第一光调制器 421和第二光调制器 422。 经 第一光调制系统调制后出射第一图像光和第一非图像光， 第一图像光入射到第 二光调制系统， 第二光调制系统位于第一图像光的光路上， 对第一图像光进行 调制并出射第二图像光和第二非图像光。 第二图像光进入投影显示系统 40的出 射光路， 如进入投影镜头 （图未示） ， 被投射到屏幕上， 形成显示图像。 光回 收系统 430分别对第一非图像光和第二非图像光进行回收， 并将其引导至第一光 调制系统的入射面。 在第一光调制系统之前， 设置有匀光装置 450， 对第一光、 第一非图像光和第二非图像光进行匀光， 从而使得入射到第一光调制系统的两 个光调制器的光是均匀分布的。
[0088] 本实施例与上述实施例三的区别在于， 本实施例相当于将实施例三中的第一光 调制系统和第二光调制系统的位置对调， 即本实施例中的第一光调制系统包括 两个并联的光调制器， 而第二光调制系统仅包括一个光调制器。 该技术方案中 ， 发光装置发出的光分成两路后入射到两个不同的光调制器 （第一光调制器 421 和第二光调制器 422) ， 经调制后得到强度减弱的图像光， 该图像光再入射到第 三光调制器 423进行调制， 使得三个光调制器的产热更加均匀， 减缓了光调制器 因热效应而导致的老化， 从而延长了光调制器的使用寿命。
[0089] 本实施例中各光学器件的具体特征可以参照上述各实施例及其扩展实施方式中 的描述， 此处不再赘述。
[0090] 具体地， 在本实施例的一个实施方式中， 发光装置 410发出的第一光为黄光 （ 第一子光） 和蓝光 （第二子光） 的吋序光， 其中黄光为包含红光光谱和绿光光 谱的宽谱光。 当第一光处于黄光吋序吋， 分光元件 460将第一光分成红光和绿光 ， 并分别引导红光和绿光入射到第一光调制器 421和第二光调制器 422 (也可以 将两者互换） ， 经光调制器调制后， 第一光调制器 421出射红色的第一图像光和 第一非图像光， 第二光调制器 422出射绿色的第一图像光和第一非图像光， 其中 红色的第一图像光和绿色的第一图像光经合光装置 440合光后出射， 并入射到第 二光调制系统， 红色的第一非图像光和绿色的第一非图像光则经合光装置 440合 光后进入光回收系统 430; 当第一光处于蓝光吋序吋， 分光元件 460将蓝光引导 入射至第一光调制器 421 (或者第二光调制器 422) ， 经第一光调制器 421调制后 ， 出射的蓝色的第一图像光经合光装置 440引导出射往第二光调制系统， 出射的 蓝色第一非图像光经合光装置 440引导出射往光回收系统 430。 光回收系统 430将 红绿蓝的第一非图像光弓 I导往匀光装置 450的入射面， 使其与第一光合光后重新 入射至第一光调制系统。 入射至第三光调制器 423的第一图像光经调制后形成沿 相同光路出射的第二图像光和第二非图像光， 该第二图像光和第二非图像光的 混合光入射到光回收系统 430的偏振分光片 431后， 第二图像光透射而进入投影 显示系统的出射通道， 而第二非图像光被偏振分光片 431反射而被回收， 被光回 收系统 430引导至匀光装置 450的入射面， 与第一光和第一非图像光合光后重新 入射至第一光调制系统。
[0091] 实施例五
[0092] 请参见图 5， 如图 5所示为本发明实施例五的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 50包括发光装置 510、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 530， 其中第一光调制系统包括在光路中并联的第一光调制器 521和第二光调制 器 522， 第二光调制系统包括第三光调制器 523， 投影显示系统 50还包括分光元 件 560、 合光装置 540和匀光装置 550。
[0093] 本实施例中， 发光装置 510发出第一光， 第一光调制系统位于第一光的光路上 ， 分光元件 560位于发光装置 510和第一光调制系统之间， 用于将第一光分成两 束光， 分别入射到第一光调制系统的第一光调制器 521和第二光调制器 522。 经 第一光调制系统调制后出射第一图像光和第一非图像光， 第一图像光入射到第 二光调制系统， 第二光调制系统位于第一图像光的光路上， 对第一图像光进行 调制并出射第二图像光和第二非图像光。 第二图像光进入投影显示系统 50的出 射光路， 如进入投影镜头 （图未示） ， 被投射到屏幕上， 形成显示图像。 光回 收系统 530对第二非图像光进行回收， 并将其引导至第一光调制系统的入射面。 在第一光调制系统之前， 设置有匀光装置 550， 对第一光和第二非图像光进行匀 光， 从而使得入射到第一光调制系统的两个光调制器的光是均匀分布的。
[0094] 本实施例与实施例四的区别在于， 本实施例仅对第二非图像光进行回收。
[0095] 实施例六
[0096] 请参见图 6， 如图 6所示为本发明实施例六的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 60包括发光装置 610、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 630， 其中第一光调制系统包括在光路中并联的第一光调制器 621和第二光调制 器 622， 第二光调制系统包括第三光调制器 623， 投影显示系统 60还包括分光元 件 660、 合光装置 640和匀光装置 650。
[0097] 本实施例中， 发光装置 610发出第一光， 第一光调制系统位于第一光的光路上 ， 分光元件 660位于发光装置 610和第一光调制系统之间， 用于将第一光分成两 束光， 分别入射到第一光调制系统的第一光调制器 621和第二光调制器 622。 经 第一光调制系统调制后出射第一图像光和第一非图像光， 第一图像光入射到第 二光调制系统， 第二光调制系统位于第一图像光的光路上， 对第一图像光进行 调制并出射第二图像光和第二非图像光。 第二图像光进入投影显示系统 60的出 射光路， 如进入投影镜头 （图未示） ， 被投射到屏幕上， 形成显示图像。 光回 收系统 630对第一非图像光进行回收， 并将其引导至第一光调制系统的入射面。 在第一光调制系统之前， 设置有匀光装置 650， 对第一光和第一非图像光进行匀 光， 从而使得入射到第一光调制系统的两个光调制器的光是均匀分布的。
[0098] 本实施例与实施例四的区别在于， 本实施例仅对第一非图像光进行回收。
[0099] 实施例七
[0100] 请参见图 7， 如图 7所示为本发明实施例七的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 70包括发光装置 710、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 730， 其中第一光调制系统包括第一光调制器 721， 第二光调制系统包括在光路 中并联的第二光调制器 722和第三光调制器 723， 投影显示系统 70还包括分光元 件 760、 合光装置 740和匀光装置 750。
[0101] 本实施例中， 发光装置 710发出第一光， 第一光调制系统位于第一光的光路上 ， 第一光入射到第一光调制器 721， 经调制后出射第一图像光和第一非图像光。 第一图像光入射到第二光调制系统， 分光元件 760位于第一光调制系统和第二光 调制系统之间， 用于将第一图像光分成两束光， 分别入射到第二光调制系统的 第二光调制器 722和第三光调制器 723。 经分别调制， 第二光调制器 722出射的第 二图像光和第三光调制器出射的第二图像光入射到合光装置 740， 然后合为第二 图像光进入投影显示系统 70的出射光路， 如进入投影镜头 （图未示） ， 被投射 到屏幕上， 形成显示图像。 光回收系统 730对第一非图像光进行回收， 并将其引 导至第一光调制系统的入射面。 在第一光调制系统之前， 设置有匀光装置 750， 对第一光和第一非图像光进行匀光， 从而使得入射到第一光调制系统的两个光 调制器的光是均匀分布的。
[0102] 本实施例与实施例一的区别仅在于， 本实施例中的第一光调制器 721为反射式 液晶光阀类型的光调制器 LCOS。 由于一般的技术方案中， 入射光垂直入射于 LC OS , 当图像光和非图像光共同出射吋， 会被 LC0S前方的呈 45°放置的偏振选择 片分成两束， 并将其中的非图像光阻挡， 导致非图像光无法出射。 本实施例取 消 LC0S前方呈 45°放置的偏振选择片， 而如图所示设置一全反射棱镜， 使得入射 光在全反射棱镜的全反射面处以大于临界角入射而被反射至 LC0S , 而出射光以 小角度入射到该全反射面， 从而使得图像光和非图像光能够沿同一方向从全反 射棱镜透射。 之后， 第一图像光和第一非图像光被光回收系统 730的偏振分光片 731分为两束， 第一图像光入射到第二光调制系统， 第一非图像光被光回收系统 回收。
[0103] 在实施例七的基础上， 同样可以进一步也对第二光调制系统的第二非图像光进 行回收， 可以参照实施例三的描述， 此处不再赘述。
[0104] 在本发明的另一实施方式中， 第一光调制系统包含两个光调制器， 第二光调制 系统包含一个光调制器， 其中第二光调制系统的光调制器为反射式液晶光阀类 型的光调制器。 本实施方式可以通过结合实施例四 （第一光调制系统包含两个 光调制器， 第二光调制系统包含一个光调制器） 和实施例七 （包含单个光调制 器的光调制系统的光调制器类型为反射式液晶光阀） 得到， 此处不再赘述。 本 实施方式同样可以进一步同吋对第一光调制系统和第二光调制系统进行光回收
[0105] 在本发明的另一个实施方式中， 在实施例七的基础上， 第一光调制器还可以替 换为数字微镜装置类型的光调制器， 数字微镜装置的幵状态 （ON光） 为图像光 ， 数字微镜装置的关状态 （OFF光） 为非图像光， 图像光和非图像光从数字微镜 装置中出射后， 沿不同方向出射， 其中图像光进入第二光调制系统， 非图像光 被光回收系统回收。 本实施方式同样可以进一步同吋对第一光调制系统和第二 光调制系统进行光回收。
[0106] 实施例八
[0107] 请参见图 8， 如图 8所示为本发明实施例八的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 80包括发光装置 810、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 830, 其中第一光调制系统包括第一光调制器 821， 第二光调制系统包括在光路 中并联的第二光调制器 822和第三光调制器 823， 投影显示系统 80还包括合光装 置 840。
[0108] 本实施例中发光装置 810出射第一光， 第一光调制器 821位于第一光的光路上， 用于将第一光调制后出射第一图像光和第一非图像光。 该第一图像光和第一非 图像光沿相同光路出射， 入射到光回收系统 830的偏振分光片 831后分幵， 其中 第一图像光被反射后入射到第二光调制器 822的入射面， 而第一非图像光透射后 入射到第三光调制器 823的入射面。 第一图像光经第二光调制器 822调制后出射 图像光和非图像光， 第一非图像光经第三光调制器 823调制后出射图像光和非图 像光。 第二光调制器 822出射的图像光和第三光调制器 823出射的图像光经合光 装置 840合光后合成为第二光调制系统的第二图像光， 进入投影显示系统 70的出 射光路。
[0109] 本实施例中， 光回收系统 830不是将回收光引导至第一光调制系统的入射面， 而是将回收光引导至第二光调制系统的入射面， 相当于第一光调制系统的全部 输出光 （包括第一图像光和第一非图像光） 都被利用并输出到第二光调制系统 。 本实施例技术方案相对于没有光回收的串联式双空间光调制系统而言， 降低 了对比度， 而提高了出光效率； 相对于并联式三空间光调制系统而言， 不仅提 高了对比度， 还提高了光利用率。
[0110] 本实施例中， 发光装置 810发出的第一光为红光、 绿光和蓝光的吋序光， 发光 装置 810依吋序周期性的出射红光、 绿光和蓝光 （当然， 三色光的次序也可以为 其他排列方式如红蓝绿） 。 该吋序光既可以通过激发光源激发多区域荧光色轮 的方式获得， 也可以通过控制一个包含红绿蓝子光源的各子光源幵关的方式获 得， 此处不再赘述。
[0111] 在本实施例中， 由于第一光调制器 821出射的第一图像光和第一非图像光必然 是相同颜色的光， 而且第一图像光与第一非图像光沿相同光路从第一光调制器 8 21中出射， 因此用于分光的分光片 831必然是偏振分光片， 第一图像光和第一非 图像光为偏振态不同的光。 因此， 本实施例中的第一光调制器 821为液晶光阀类 型的光调制器， 如 LCD或 LCOS。
[0112] 在每一帧图像的任意吋刻， 投影显示系统 80的光路中的光只有一种颜色， 因此 各个光调制器都是依照图像数据中该颜色分量的图像数据对入射光进行调制。 即， 当第一光调制器 821依图像数据的红色分量进行调制吋， 第二光调制器 822 和第三光调制器 823也依图像数据的红色分量进行调制。
[0113] 在本实施例的一个实施方式中， 偏振分光片 831和第三光调制器 823之间设置有 匀光装置 （图未示） ， 用于在光回收系统 830回收的第一非图像光入射至第二光 调制系统之前对其进行匀光。
[0114] 在本实施例的一个变形实施方式中， 第一光调制器还可以替换为数字微镜装置 类型的光调制器， 该技术方案中， 第一图像光和第一非图像光分别沿不同光路 从第一光调制器中出射， 不需要偏振分光片即可分为两束光， 其中第一图像光 被引导至第二光调制器， 第一非图像光被光回收系统引导至第三光调制器。
[0115] 实施例九
[0116] 请参见图 9， 如图 9所示为本发明实施例九的投影显示系统的结构示意图， 投影 显示系统 90包括发光装置 910、 第一光调制系统、 第二光调制系统和光回收系统 930, 其中第一光调制系统包括第一光调制器 921， 第二光调制系统包括在光路 中并联的第二光调制器 922和第三光调制器 923， 投影显示系统 90还包括分光元 件 960、 合光装置 940和匀光装置 950。
[0117] 本实施例与实施例一的区别在于， 增加了光通量调节装置 970。 光通量调节装 置 970设置在光回收系统回收的光入射至光调制系统之前的光路上， 用于在光回 收系统回收的光入射至光调制系统之间， 根据指定的参数对该光的光通量进行 调节。
[0118] 在本实施例中， 光通量调节装置 970设置在第一非图像光的回收光路上， 对第 一非图像光的光通量进行调节。 本发明中， 第一光为吋序光， 在不同颜色的光 通过光调制系统吋， 由于一帧图像中各个颜色的分布以及各个颜色的比重可能 不同， 将导致各个颜色光的图像光和非图像光的光通量比例不同， 假若将全部 非图像光都回收， 使得每一颜色的光全部以图像光的形式出射， 将导致最终合 成的彩色图像颜色混乱。 因此， 本实施例在实施例一的基础上增加光通量调节 装置 970， 对回收再利用的非图像光的光通量进行调节， 减少某些颜色的光的回 收率， 从而使得最终出射的图像中各颜色光的比例能够与原始图像数据相吻合
[0119] 具体地， 光通量调节装置通过一控制装置控制， 控制装置根据每一帧图像中红 绿蓝各颜色总量的比例， 计算出该帧图像的非图像光中红绿蓝各颜色的比例， 并结合光回收系统的收集效率， 得到在没有光通量调节装置的情况下回收到光 调制系统的各颜色光的光通量。 通过在不同的颜色光的吋序改变光透过率， 控 制各个颜色的光实际回收到光调制系统的光通量。
[0120] 在本发明的一个实施方式中， 在一帧图像期间， 经光通量调节装置控制， 所有 经光回收系统回收到光调制系统的光中， 红光、 绿光和蓝光的比例符合白光中 红绿蓝的比例， 相当于入射到第一光调制系统的光总是与第一光成分相同的光 ， 即光回收系统相当于加强了第一光的光照强度。
[0121] 以上， 实施例九列举了在实施例一的基础上增加光通量调节装置的技术方案。
可以理解， 也可以在上述其他实施例的基础上增加光通量调节装置来控制回收 光中各颜色光的比例， 以使每一帧图像期间， 所有被光回收系统回收到光调制 系统的光中， 红光、 绿光和蓝光的比例符合白光中红绿蓝的比例。 该技术方案 能够保证投影显示系统的出射图像颜色精确还原输入的每一帧图像数据的信息
[0122] 本发明的投影显示系统适用于应用场景各种投影显示设备， 如工程投影机、 影 院投影机、 激光电视、 家庭影院、 教育投影机和便携式微型投影机等。
[0123] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其 他实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0124] 以上所述仅为本发明的实施方式， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用 本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直接或间接运用 在其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 1、 一种投影显示系统， 其特征在于， 包括：
发光装置， 用于发出第一光， 所述第一光包含红光、 绿光和蓝光光谱 第一光调制系统， 位于所述第一光的光路上， 用于调制所述第一光， 并出射第一图像光和第一非图像光；
第二光调制系统， 位于所述第一图像光的光路上， 用于调制所述第一 图像光， 并出射第二图像光和第二非图像光， 所述第二图像光进入所 述投影显示系统的出射光路而形成图像；
所述第一光调制系统和所述第二光调制系统中的一个光调制系统仅包 括一个光调制器， 另一个光调制系统包括两个光调制器， 且该两个光 调制器在光路中并联；
光回收系统， 用于回收所述第一非图像光和 /或第二非图像光， 并将 其引导至所述第一光调制系统或第二光调制系统的入射面。
[权利要求 2] 2、 根据权利要求 1所述的投影显示系统， 其特征在于， 所述第一光为 第一子光和第二子光的吋序光， 其中所述第一子光为包含两种颜色光 的宽谱光， 所述第二子光为一单色光；
所述第一光调制系统包括第一光调制器， 所述第二光调制系统包括第 二光调制器和第三光调制器， 所述第二光调制器和所述第三光调制器 在光路中并联；
所述投影显示系统还包括分光元件， 当所述第一光处于第一子光吋序 吋， 所述分光元件将所述第一光调制系统出射的第一图像光分为两种 颜色的图像光， 该两种颜色的图像光分别入射到所述第二光调制器和 所述第三光调制器；
当所述第一光处于第二子光吋序吋， 所述分光元件将所述第一光调制 系统出射的第一图像光引导至所述第二光调制器。
[权利要求 3] 3、 根据权利要求 1所述的投影显示系统， 其特征在于， 所述第一光为 第一子光和第二子光的吋序光， 其中所述第一子光为包含两种颜色光 的宽谱光， 所述第二子光为一单色光；
所述第一光调制系统包括第一光调制器和第二光调制器， 所述第二光 调制系统包括第三光调制器， 所述第一光调制器和所述第二光调制器 在光路中并联；
所述投影显示系统还包括分光元件， 当所述第一光处于第一子光吋序 吋， 所述分光元件将所述第一光分为两种颜色的光， 该两种颜色的光 分别入射到所述第一光调制器和所述第二光调制器， 当所述第一光处 于第二子光吋序吋， 所述分光元件将所述第一光弓 I导至所述第二光调 制器。
[权利要求 4] 4、 根据权利要求 2或 3所述的投影显示系统， 其特征在于， 所述光回 收系统用于回收所述第一非图像光和 /或第二非图像光， 并将其引导 至所述第一光调制系统的入射面。
[权利要求 5] 5、 根据权利要求 1所述的投影显示系统， 其特征在于， 所述第一光为 红光、 绿光和蓝光的吋序光， 所述第一光调制系统包括第一光调制器 ， 所述第二光调制系统包括第二光调制器和第三光调制器， 所述第二 光调制器和所述第三光调制器在光路中并联； 所述第二光调制器位于 所述第一图像光的光路上， 用于调制所述第一图像光；
所述光回收系统用于回收所述第一非图像光， 并将其引导至所述第三 光调制器的入射面， 所述第三光调制器用于调制所述第一非图像光； 所述第二光调制器和所述第三光调制器出射的图像光合光为第二图像 光。
[权利要求 6] 6、 根据权利要求 1、 2、 3或 5中任一项所述的投影显示系统， 其特征 在于， 还包括匀光装置， 用于在所述光回收系统回收的光入射至光调 制系统之前， 对该光进行匀光。
[权利要求 7] 7、 根据权利要求 1、 2、 3或 5所述的投影显示系统， 其特征在于， 还 包括光通量调节装置， 用于在所述光回收系统回收的光入射至光调制 系统之前， 根据指定的参数对该光的光通量进行调节。
[权利要求 8] 8、 根据权利要求 7所述的投影显示系统， 其特征在于， 在一帧图像期 间， 所有经光回收系统回收的光的中， 红光、 绿光和蓝光的比例符合 白光中红绿蓝的比例。
[权利要求 9] 9、 根据权利要求 1、 2、 3或 5所述的投影显示系统， 其特征在于， 所 述在光路中并联的两个光调制器为液晶光阀类型的光调制器。
[权利要求 10] 10、 根据权利要求 9所述的投影显示系统， 其特征在于， 所述仅包括 一个光调制器的光调制系统的光调制器类型为液晶光阀类型的光调制 器或数字微镜装置类型的光调制器。
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