專利名稱：高效電磁束投影儀及其執(zhí)行系統(tǒng)和執(zhí)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生下列光束和圖象的方法及系統(tǒng)(i)調(diào)制的電磁能量束，(ii)調(diào)制的光或紫外光束，(iii)用于顯示的可視圖象，(iv)一束或多束共線的電磁能量束，(v)一束或多束共線的紫外光束，(vi)調(diào)制的可見光束，其中當(dāng)投影透鏡到屏幕的距離增大到大約10英尺時(shí)圖象的亮度增大，(vii)用于投影視頻圖象的調(diào)制光束，(viii)具有兩個(gè)組成部分的共線的電磁能量束，(ix)具有兩個(gè)組成部分的共線光束(或紫外光束)，(x)一束或多束共線的電磁能量束，(xi)一束或多束共線的光束或紫外光束(xii)基本上校準(zhǔn)的電磁能量束，其中電磁波場矢的選定成份具有基本上相同預(yù)定取向，并且用于上述方法和系統(tǒng)中的電磁能量束的橫截面上具有基本上均勻的通量強(qiáng)度，(xiii)基本上校準(zhǔn)的光束(或紫外光束)，其中電場矢的選定成份具有基本上相同的預(yù)定取向，并且用于上述方法和系統(tǒng)的光束截面具有基本上均勻的通量強(qiáng)度，和(xiv)顯示一個(gè)二維(2D)或三維(3D)圖象。本發(fā)明還涉及投影型彩色顯示器和投影裝置。
背景技術(shù)：
時(shí)空結(jié)構(gòu)的分布(各個(gè)粒子的位置或狀態(tài)的變化)產(chǎn)生一個(gè)勢力范圍。簡單地說，一個(gè)粒子的作用會(huì)影響與其接近的其它粒子的作用。此勢力范圍稱作“場”，并且此場既可以表示成電場也可以表示成磁場(之后其將影響其它的粒子)。粒子的移動(dòng)方向稱作傳播方向。粒子的傳播、勢力范圍以及它影響其它粒子的方式統(tǒng)稱為電磁波，并且示于

圖1。
如圖1所示，電場和磁場彼此以及傳播方向正交(處于直角)。這些場在具體的某一點(diǎn)或空間中的某一給定區(qū)域中的情形可以用數(shù)學(xué)方式表示成向量(表明感應(yīng)方向以及強(qiáng)度，即感應(yīng)幅值)。因而圖1A是圖1沿傳播軸看去，即沿圖1中X軸看去的電磁波。圖1A表示的是可能存在的各種電場矢，當(dāng)然圓環(huán)周圍可存在所有可能的任何矢量，并且每個(gè)矢量具有不同的幅值。
可以把矢量分解成沿兩個(gè)軸的組成部分。這是為了方便起見，并且是為了產(chǎn)生一個(gè)我們可以理解的參考框架。參考圖1B，可以看出電場矢E可以分解成兩個(gè)組成部分，E(y)和E(x)。用這些量去描述電場矢沿兩個(gè)軸x和y的方向和大小，當(dāng)然也可以選擇其它的坐標(biāo)或系統(tǒng)。除將采用X和Z軸以外，上述內(nèi)容同樣適用于磁場。
電場和磁場的強(qiáng)度及方向隨時(shí)間變化的關(guān)系已由幾個(gè)著名的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家求出，導(dǎo)出了一組基本方程，即麥克維爾方程。這些方程闡明場矢可以處于幾種不同狀態(tài)中的任何一種，即(1)場矢在一段時(shí)間上隨機(jī)改變，或(2)場矢可以以環(huán)形方式改變方向，或(3)場矢可以以橢圓方式改變方向，或(4)場矢可以保持大小和方向恒定，因此場矢位于一個(gè)平面上，并且是一個(gè)二維平面。
場矢的方向以及其隨時(shí)間改變的方式稱作偏振狀態(tài)。
電磁波可以分解成具有預(yù)定的場矢方向的分開的電磁波。然后將這種具有預(yù)定場矢取向的電磁波通向一種材料，如液晶器件，如圖7中所示，該材料或器件在施加外部激勵(lì)時(shí)能夠改變或變換場矢的取向。這些器件就是可編程電磁波場向旋轉(zhuǎn)器件(PEMFVORD)。
電磁波的特征參數(shù)是其頻率或波長。電磁波譜(范圍)從零一短波極限向無限長一長波極限延伸。不同波長的區(qū)域在過去的年代里已給出了名稱，如宇宙射線、α射線、β射線、γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、TV和FM射頻、短波、AM、海事通訊等。所有的這些速記表達(dá)都是表明電磁波的一個(gè)特定的頻率范圍。
波譜的不同區(qū)域與其上的電磁影響以不同的比例相互作用，其低端部分受磁場的影響更多，高端部分受電場的影響。因而如果要包含一種核反應(yīng)，就須采用一個(gè)磁場，而在控制光時(shí)，則采用電場。
圖2表示LCD盒的截面圖示意圖。LCD盒100包括一種包含在兩個(gè)透明基板103、104之間的液晶材料101。間隔物105、106用于分開透明基板103、104。密封元件107、108把液晶材料密封在透明基板103、104之間。透明基板103、104上的導(dǎo)體涂層109、110將適宜的電信號(hào)傳導(dǎo)給液晶材料101。
用作光學(xué)顯示系統(tǒng)的大部分LCD盒中，液晶材料的類型是“扭曲向列相”。一般地，對(duì)于扭曲向列相LCD盒，不存在電場時(shí)，LCD盒的分子在上下透明基板103和104之間旋轉(zhuǎn)90°角。當(dāng)施加電場時(shí)，分子不扭轉(zhuǎn)并且在施加的電場方向上呈直線排列。分子排列的改變導(dǎo)致液晶盒的雙折射效應(yīng)改變。在齊次排序中，液晶盒的雙折射從大變到小，而在垂直的情況下，則情況相反。雙折射的改變導(dǎo)致通過LCD的光在電場矢取向上發(fā)生改變。每個(gè)LCD盒100的分子旋轉(zhuǎn)量將決定該象素上光束偏振方向(電場矢的取向)改變的量。然后將光束穿過該系統(tǒng)(檢偏器)的另一部分，并通過它們電場矢的取向而將光分解成不同的光束，而具有預(yù)定電場矢成份的光一路穿行并最終射到用于顯示的顯示屏。
扭曲向列相LCD盒要求入射到LCD盒100的光為偏振光。用于典型投影儀的偏振光一般地從隨機(jī)偏振光源發(fā)出，由塑料起偏器準(zhǔn)直并濾光，從而提供一束線性偏振光。線性偏振光束按常規(guī)被稱作S偏振光和P偏振光，P偏振光定義為在平行于入射面的方向偏振，S偏振光定義為在垂直于入射面的方向偏振。
PEMFVORD技術(shù)的發(fā)展帶來LCD投影儀的發(fā)展，LCD投影儀利用一個(gè)或多個(gè)LCD改變投影光束的電場矢的取向(見圖7)。每個(gè)LCD象素的雙折射通過適當(dāng)?shù)难b置如陰極射線管、激光器或電路裝置選擇性地改變。典型的液晶光閥(LCLV)投影儀包括一個(gè)燈源，用于產(chǎn)生一束穿過檢偏器的光束。此偏振光導(dǎo)向LCD，根據(jù)要顯示的圖象改變偏振狀態(tài)。從LCD射出之后，光束通過塑料檢偏器，該檢偏器用來阻止或吸收光的無用部分。然后通過投影透鏡系統(tǒng)放大形成的圖象，從而在顯示屏上形成一個(gè)放大的象。
彩色LCLV投影儀典型地包括彩色分離裝置，如棱鏡、分束器或二向色鏡，從而把從光源發(fā)出的準(zhǔn)直白光分成三基色光(即紅、綠、藍(lán)光)。然后通過LCD分別調(diào)制紅、綠、藍(lán)光，并通過分開的光學(xué)裝置如合成棱鏡、反射鏡或透鏡合并這三個(gè)光束。
一般來說，LCLV投影儀中投影圖象的質(zhì)量和亮度是照明LCD和起偏裝置的光源亮度的函數(shù)。必須用光學(xué)起偏元件把白光濾光/分離成具有單束電場矢取向的光。因而在大部分LCLV投影系統(tǒng)中只能部分地利用(即一個(gè)偏振方向的光)從光源發(fā)出的白光。這要求用過大尺寸的光源來來使觀察屏獲得所需的亮度。
通常，對(duì)于被塑料偏振器包圍的扭曲向列相透射型LCD盒，只有百分之四十(40％)或更少的光源輸出被利用。實(shí)際上，由于塑料偏振器所采用的結(jié)構(gòu)和原理的原因，對(duì)于從其中穿過的隨機(jī)偏振光，最大透射率也只有50％，盡管該器件本身對(duì)所有的波長具有100％的效率。因而不能獲得全亮度投影儀。而且光源的無用偏振成份被塑料檢偏器吸收并以熱的形式浪費(fèi)能量，此熱能可傳遞給其它的元件(即LCD、電子器件等)，因而對(duì)系統(tǒng)(尤其是塑料起偏器、LCD、電子器件等)是有害的。這些熱能必須由系統(tǒng)的組件遮擋和/或耗散，或使光源輸出減少，使得被吸收的光通量降低到對(duì)包括塑料起偏器的組件產(chǎn)生永久損傷的閾值以下。目前，對(duì)于塑料制成的檢偏器的閾值為5-10瓦/平方英寸(0.78-1.55W/cm2)，具體要根據(jù)照明光的波長。在Amano等人的美國專利US5,071,234中揭示了一種提高損傷閾值的方法，雖然該專利并沒有討論具體的損傷閾值。
現(xiàn)有系統(tǒng)都需要相對(duì)復(fù)雜的包括起偏棱鏡和預(yù)起偏棱鏡的系統(tǒng)，以確保在LCD形成一種偏振狀態(tài)或單偏振狀態(tài)，并用現(xiàn)有的彩色LCLV投影儀來提供合適分辨率及對(duì)比度的投影圖象，在合適的分辨率和對(duì)比度時(shí)需要用復(fù)雜的光學(xué)元件及布局去合并分開的色帶。
在Goldenberg等的美國專利US5,060,058、Sato等的美國專利US5,048,949、Aruga等的美國專利US4,995,702、Miyatake等的美國專利US4,943154、Tanaka等的美國專利US 4,936,658、Yamashita等的美國專利US4,936,656、Miyatake等的美國專利US 4,935,758、Ledebuhr的美國專利US 4,911,547、Yajima等的美國專利US 4,909,601、Aruga等的美國專利US4,904,061、McKechnie的美國專利US4,864,390、Tanaka等的美國專利US4,861,142、Kamakura的美國專利US4,850,685、Ledebuhr的美國專利US4,842,374、Ledebuhr等的美國專利US 4,836,649、Ledebuhr的美國專利US4,826,311、Ledebuhr的美國專利US4,786,146、Ogawa的美國專利US 4,772,098、Ledebuhr的美國專利US4,749,259、Hyatt的美國專利US 4,739,396、Ledebuhr的美國專利US4,690,526、Ledebuhr的美國專利US4,687,301、Koda等的美國專利US4,650,286、Phillips等的美國專利US4,647,966、Gagnon的美國專利US4,544,237、Gagnon的美國專利US4,500,172、Gagnon的美國專利US4,464,019、Gagnon的美國專利US4,464,018、Gagnon的美國專利US4,461,542、Gagnon的美國專利US 4,425,028、Hong等的美國專利US4,191,456、Jacobson等的美國專利US4,127,322、Marie的美國專利US4,588,324、Cross，Jr.的美國專利US4,943,155、Tejima等的美國專利US 4,936,657、Takafuji的美國專利US4,928,123、Morton的美國專利US4,922,336、Umeda的美國專利US4,875,064、Morishita的美國專利US4,872,750、Shimazaki的美國專利US4,824,210、Umeda等的美國專利US4,770,525、Gagnon的美國專利US4,715,684、Naemura等的美國專利US 4,699,498、Fergason的美國專利US4,693,557、Kizaki等的美國專利US4,671,634、Fergason的美國專利US 4,613,207、Buzak的美國專利US4,611,889、Carollo等的美國專利US4,295,159中揭示了現(xiàn)有技術(shù)中具有代表性的LCLV投影儀。
用于克服LCD顯示照明系統(tǒng)亮度問題的現(xiàn)有技術(shù)照明系統(tǒng)并不完全成功。
在Baur等的美國專利US5,028,121中公開了一個(gè)試圖利用光源的全部輸出來增大LCD顯示器亮度的照明系統(tǒng)的例子。在Baur的系統(tǒng)中，隨機(jī)偏振光源被分解成兩束分開的偏振光，其中一束偏振光通向二色分束器，該分束器把分離的彩色光束導(dǎo)向一組反射式LCD，而另一具有不同偏振態(tài)的光束經(jīng)過一個(gè)不同的二色分束器發(fā)向一組不同的LCD。光束電場矢的每個(gè)部分被改變后，將光束經(jīng)二向色鏡反射到偏振分束器/合成器。把要顯示的圖象發(fā)送到投影透鏡，同時(shí)把退回的光束發(fā)送回光源。這導(dǎo)致光源發(fā)熱并使壽命減短。另外，被投影的每個(gè)順序場根據(jù)返回光源的光量對(duì)每個(gè)象素具有不同水平的照明亮度。
例如，如果光源具有1000流明的平均輸出，投影的順序場具有平均亮度的30％，則有700流明的光被反射回到光源中，使得光源發(fā)射的光的有效亮度為1700流明。在下一個(gè)順序場中，如果平均亮度水平為50％，則將要500流明的光反射回到光源，使得光源發(fā)出的光的有效亮度為1500流明。這種情況可以通過計(jì)算投影的平均亮度水平并且在投影的場改變時(shí)調(diào)制光源亮度水平而得到緩解，這樣象素的照明就處于一種恒定的亮度。該系統(tǒng)還可通過或作為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)監(jiān)視光源的光輸出并改變光源的驅(qū)動(dòng)電路而改進(jìn)，從而保持恒定的亮度水平。這可以通過一個(gè)監(jiān)視分束器輸出光的光傳感器來監(jiān)視，或者可以直接安裝在形成有源區(qū)的圖象的LCD板外層。但是，上述任何電路的增加都會(huì)進(jìn)一步使投影儀復(fù)雜化并使光源成為系統(tǒng)的一個(gè)有源部分，增大投影儀的成本和復(fù)雜性。
在Goldenberg等的美國專利US4,913,529中公開了一個(gè)試圖利用光源的全部輸出以增大LCD顯示器亮度的照明系統(tǒng)的另一個(gè)例子。在Goldenberg的系統(tǒng)中，光源發(fā)出的光束被分成兩個(gè)正交的線性偏振光束。之后光束之一通過一個(gè)裝置，該裝置使光束旋轉(zhuǎn)以改變其偏振方向，這樣就形成相同偏振態(tài)的兩束光束。然后將相同偏振態(tài)的光束導(dǎo)向棱鏡的不同面，由棱鏡合并后聚焦到LCD裝置上。
這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)問題是光束不是線性的。光束以不同的角度照射到偏振器，導(dǎo)致一個(gè)有用光區(qū)和一個(gè)無用光區(qū)。此結(jié)果導(dǎo)致不能使用所有獲得的光。另一個(gè)難點(diǎn)是很難將合并光束與棱鏡的使用匹配。另一個(gè)復(fù)雜性在于棱鏡趨于把光束分成不同的顏色。這降低了清晰度和亮度，并限制了投影圖象的分辨率。另一個(gè)復(fù)雜性在于偏振器的性能會(huì)隨著光束照射角度而變化，從而在光束中出現(xiàn)不同的偏振態(tài)和不同的色彩層次。
其它系統(tǒng)，如Ledebuhr等的美國專利US4,824,214、Jacobson等的美國專利US4,127,322、Ledebuhr等的美國專利US4,836,649、Gorklewiez等的美國專利3,512,868也公開一種光學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來在LCD裝置的顯示系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高亮度。一般來說，這些系統(tǒng)都較為復(fù)雜，并包含多個(gè)大、昂貴和難于調(diào)節(jié)的組件。
在Anandan等的美國專利US4,978,888和Hinotani等的美國專利US4,920,298中公開了一種在現(xiàn)有技術(shù)中具有代表性的平面熒光光源。
在Kudo等美國專利的US4,918,583、Sugino等的美國專利US4,787,013和Matsumoto等的US4,769,750中公開了一種在現(xiàn)有技術(shù)中具有代表性的光積分器。
到目前為止已提出了各種現(xiàn)有技術(shù)和裝置，用于在觀察屏如保留運(yùn)動(dòng)畫面的偏振屏上顯示3D或立體圖象。這可見Jachimowicz等的美國專利US4,955,718、Drewio的美國專利US4,963,959、Ohtomo等的美國專利US4,962,422、Bess等的美國專利US4,959,641、Shioji等的美國專利US4,957,351、Park的美國專利US4,954,890、Medina的美國專利US4,945,408、Tanaka等的美國專利US4,936,658、Dahl等的美國專利US4,933,755、Morton的美國專利、US4,922,366、Noble的美國專利US4,907,860、Kalmanash的美國專利US4,877,307、Morishita的美國專利US4,872,750、Nakagawa的美國專利US4,870,486、Sutter的美國專利US4,853,764、Iwasaki的美國專利US4,851,901、Keyes等的美國專利US4,834,473、McLaurin等的美國專利US4,807,024、Davis的美國專利US4,799,763、Nakagawa的美國專利US4,772,942，Nishikawa的美國專利US4,736,246、Pund的美國專利US4,649,425、Street的美國專利US4,641,178、Nagata的美國專利US4,541,007、Lipton等的美國專利US4,523,226、Brown等的美國專利US4,376,950、Collendar的美國專利US4,323,920、Gibson的美國專利US4,295,153、Bautzc的美國專利US4,151,549、Beard等的美國專利US3,697,675。一般來說，這些技術(shù)和裝置涉及偏振或彩色序列二維圖象的顯示，而這些圖象包含三維物體的右眼和左眼透視圖。這些分開的圖象也可以以不同的偏振狀態(tài)或顏色同時(shí)顯示。適當(dāng)?shù)难劬ε宕魑铮缇哂胁煌窕蛏x涂層的眼鏡允許分開的圖象被一只或另一只眼睛看見。此類系統(tǒng)較為昂貴并且復(fù)雜，需要兩個(gè)分開的投影儀并主要用于影院放映立體電影。Park的美國專利US4,954,890公開了一種采用變換偏振態(tài)技術(shù)的、具有代表性的投影儀。
另一項(xiàng)技術(shù)涉及一個(gè)定時(shí)序列，其中利用電子光閥在定時(shí)序列中顯示對(duì)應(yīng)于右眼和左眼的圖象。Nakagawa等的美國專利US4,970,486和Kalmanash的US4,877,307公開了現(xiàn)有一種有代表性的此類立體顯示系統(tǒng)。
雖然前面的時(shí)序光閥系統(tǒng)可用于電視機(jī)的顯示配置，但由于投影圖象顏色、分辨率或?qū)Ρ榷确矫娴膯栴}，它們沒有在商業(yè)上被廣泛接受。而且這種過時(shí)的系統(tǒng)也相對(duì)昂貴和復(fù)雜。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生調(diào)制的電磁能量束的方法和系統(tǒng)，包括產(chǎn)生初始的電磁能量束，該能量束具有預(yù)定的波長范圍并在初始的電磁能量束橫截面上具有基本上均勻的光通量強(qiáng)度；把初始的電磁能量束分成兩束或多束電磁能量束，每個(gè)分開的電磁能量束都有預(yù)定取向的電磁波場矢成份(或，在光束或紫外光束的情況下為電場矢)；通過使每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過多個(gè)改變裝置中相應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)分開的電磁能量束的大部分中選定成份的電磁波場矢的預(yù)定取向，由此當(dāng)基本上分開的每個(gè)電磁能量束的大部分穿過用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的多個(gè)裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的電磁能量束的大部分中選定成份的電磁波場矢的預(yù)定取向響應(yīng)于觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；把改變的分開的電磁能量束合并成單束共線的電磁能量束，基本上不改變每個(gè)分開的電磁能量束的大部分的電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向；和從一束共線的電磁能量束中分解出基本上具有第一預(yù)定取向的電磁波場矢成份的第一分解電磁能量束和基本上具有第二預(yù)定取向的電磁波場矢成份的第二分解電磁能量束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的用于調(diào)制光束和紫外光束的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生電磁能量束的步驟包括產(chǎn)生電磁波場矢隨機(jī)取向的電磁能量束(或，在光束或紫外光束的情況下為電場矢)，同時(shí)把電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束的步驟則包括把所述的能量束分成所述的分開的能量束，由此使所述每個(gè)分開的能量束都具有相同取向的電磁波場矢(或，在光束或紫外光束的情況下為電場矢)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生電磁能量束的步驟包括產(chǎn)生一束具有相同取向的電磁波場矢的電磁能量束(或，在光束或紫外光束的情況下為電場矢)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生電磁能量束的步驟包括產(chǎn)生一束準(zhǔn)直的電磁能量束。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生電磁能量束的步驟包括產(chǎn)生一束矩形電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和裝置，包括將所述一束分開的電磁能量束通向投影裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的能量束的電磁能的步驟。該調(diào)節(jié)電磁能量束的步驟可以通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的光束的波長和/或強(qiáng)度來完成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分出一束電磁能量束的步驟包括把電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束，每個(gè)分開的能量束具有不同的電磁能量譜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中把初始的電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束的步驟還包括把初始的電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束的步驟，其中每個(gè)分開的電磁能量束都與其它分開的電磁能量束具有不同的預(yù)定的波長范圍。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生調(diào)制的電磁能量束的方法和系統(tǒng)，包括提供基本上準(zhǔn)直的具有預(yù)定波長范圍的電磁能量束；從基本準(zhǔn)直的初級(jí)電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的初級(jí)第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第二初級(jí)電磁能量束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；由基本準(zhǔn)直的第一初級(jí)分解電磁能量束和基本上準(zhǔn)直的第二初級(jí)分解電磁能量束形成一個(gè)基本準(zhǔn)直的在其截面上具有基本相同電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向以及均勻的通量強(qiáng)度的初始電磁能量束；把基本準(zhǔn)直的初始電磁能量束分成兩束或多束基本準(zhǔn)直的電磁能量束，每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束都具有電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向；通過使每個(gè)分開的基本準(zhǔn)直的電磁能量束的大部分通過多個(gè)改變裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變大部分分開的電磁能量束中電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)基本上準(zhǔn)直的分開的每個(gè)電磁能量束的大部分穿過用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的基本準(zhǔn)直的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；在基本上不改變每個(gè)分開的基本準(zhǔn)直的電磁能量束的大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的基本準(zhǔn)直的電磁能量束合并成單束共線的基本準(zhǔn)直的電磁能量束；和從單束共線的基本準(zhǔn)直的電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第二分解電磁能量束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的用于產(chǎn)生調(diào)制光束和紫外光束的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分離步驟包括把基本準(zhǔn)直的電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束，由此使得每個(gè)分開的能量束具有與其它基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束具有相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和裝置，其中形成步驟包括形成具有矩形橫截面的單束電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和裝置，還包括將一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束通向投影裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括調(diào)節(jié)至少一束準(zhǔn)直分開的電磁能量束的電磁波譜的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)至少一束分開的電磁能量束的電磁波譜的步驟包括調(diào)節(jié)至少一束分開的電磁能量束的預(yù)定波長范圍。該調(diào)節(jié)電磁能量束的步驟可以通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的光束的波長和/或強(qiáng)度來完成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分離的步驟包括把基本準(zhǔn)直的初始電磁能量束分成兩束或多束基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束，由此使得每個(gè)分開的基本準(zhǔn)直的電磁能量束與其它基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束具有不同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括使基本準(zhǔn)直的初始的電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，，其中使基本準(zhǔn)直的初始的電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢預(yù)定取向的裝置的步驟包括使一束基本準(zhǔn)直的初級(jí)分解電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的液晶裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括使一束基本準(zhǔn)直的分解的初級(jí)電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的和改變一束基本準(zhǔn)直的分解的初級(jí)電磁能量束電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的裝置，由此使得其它基本準(zhǔn)直的分解的初級(jí)電磁能量束的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向基本匹配。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中形成步驟還包括提供一個(gè)或多個(gè)反射裝置并從一個(gè)或多個(gè)反射裝置反射一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束的步驟，其中每個(gè)反射裝置具有用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的設(shè)施。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中提供一個(gè)或多個(gè)反射裝置并從一個(gè)或多個(gè)具有電介質(zhì)涂覆的平面反射表面反射一束基本準(zhǔn)直的初級(jí)分解的電磁能量束的步驟，其中每個(gè)反射裝置包括一個(gè)或多個(gè)具有電介質(zhì)涂層的平面反射表面，每個(gè)平面反射表面具有用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的設(shè)施。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中提供一個(gè)或多個(gè)反射裝置并從一個(gè)或多個(gè)具有薄膜電介質(zhì)材料的反射鏡反射一束基本準(zhǔn)直的初級(jí)分解的電磁能量束的步驟，其中每個(gè)反射裝置包括具有薄膜電介質(zhì)材料的反射鏡，每個(gè)反射鏡具有用于改變電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向的薄膜電介質(zhì)材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中，基本準(zhǔn)直的初級(jí)電磁能量束的步驟進(jìn)一步包括在整個(gè)初級(jí)電磁能量束的截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括從至少一束電磁能量束中去除至少一部分預(yù)定范圍內(nèi)的波長。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括把去除部分導(dǎo)向吸收裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括從基本準(zhǔn)直的電磁能量束中去除至少一部分預(yù)定范圍內(nèi)的波長，并將去除部分導(dǎo)向吸收裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種顯示圖象的方法和系統(tǒng)，包括[a]一種顯示圖象的方法，包括提供一個(gè)照明子系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括產(chǎn)生一束具有預(yù)定波長范圍、隨機(jī)變化的電場矢選定成份的取向并且在初始光束的截面上通量強(qiáng)度基本均勻的初級(jí)光束；[b]提供一個(gè)調(diào)制子系統(tǒng)，其包括[i]把初級(jí)光束分成兩個(gè)或多個(gè)基色光束，每個(gè)基色光束具有與其它的基色光束相同預(yù)定取向的電場矢選定成份；[ii]提供兩個(gè)或多個(gè)用于改變電場矢選定成份的預(yù)定取向的改變裝置；[iii]通過使每個(gè)分開的基色光束或光束的大部分通過多個(gè)改變裝置中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變大部分每個(gè)分開的初級(jí)彩光束中大部分光束的電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的基色光束的大部分光束通過用于改變電場矢選定成份預(yù)定取向的多個(gè)裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開基色光束的大部分光束中選定成份的電場矢的預(yù)定取向響應(yīng)于觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；[iv]在基本上不改變每個(gè)分開光束中大部分光束電場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的基色光束合并成單束共線光束；[v]從一束共線光束中分解出基本具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解光束和基本上具有電場選定成份第二預(yù)定取向的第二分解光束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；[c]提供一個(gè)投影子系統(tǒng)，并至少使一束分解的光束通向該子系統(tǒng)；和[d][i]形成一條從照明子系統(tǒng)到改變裝置的第一光路，其中第一光路對(duì)于所有的改變裝置都相同；和[ii]形成一條從每個(gè)改變裝置到投影子系統(tǒng)的第二光路，其中第二光路對(duì)于所有的改變裝置都相同。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于顯示投影圖像的方法和系統(tǒng)，該圖像包括第一液晶光閥、第二液晶光閥和第三液晶光閥的液晶裝置投影而成，該方法和系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生一束具有預(yù)定波長范圍、能隨機(jī)改變電場矢選定成份取向并且在初始光束的截面上基本具有均勻通量強(qiáng)度的初級(jí)光束裝置；一種裝置，其用于把初級(jí)光束分成兩個(gè)或多個(gè)基色光束，其中每個(gè)基色光束的電場矢選定成份都與其它的基色光束具有相同的預(yù)定取向；一種裝置，用于在光源和三個(gè)液晶光閥之間形成光路，根據(jù)基色光束的亮度強(qiáng)度，光路有不同的長度，其中基色光束與光源產(chǎn)生的各個(gè)光閥有關(guān)；一種裝置，其通過使每個(gè)分開的基色光束中大部分光束穿過液晶光閥而改變每個(gè)分開的初級(jí)彩光束中大部分光束的電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開基色光束中大部分光束通過對(duì)應(yīng)的一個(gè)用于改變電場矢選定成份的預(yù)定取向的一個(gè)液晶光閥時(shí)，每個(gè)分開基色光束中大部分光束電場矢的選定成份預(yù)定取向響應(yīng)于觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)該觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；一種裝置，其在基本上不改變大部分每個(gè)分開光束中大部分光束電場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的基色光束合并成單束共線光束；一種裝置，其從單束共線光束中分解出基本上具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解光束和基本上具有電場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解光束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；和至少使一束分解光束通向投影裝置的裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種投影型彩色顯示器，包括用于產(chǎn)生一束具有預(yù)定波長范圍、隨機(jī)改變電場矢選定成份的取向并且在初始光束的截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度的準(zhǔn)直初級(jí)光束的裝置；一種裝置，用于把準(zhǔn)直的初級(jí)光束分成紅、綠、藍(lán)基色光束，其中每個(gè)基色光束的電場矢選定成份與其它基色光束具有相同的預(yù)定取向；一種裝置，其通過使每個(gè)分開的紅、綠、藍(lán)基色光束中的大部分光束通過多個(gè)液晶光閥對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變大部分每個(gè)分開的紅、綠、藍(lán)基色光束中大部分光束的的電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的基色光束的大部分光束通過相應(yīng)的一個(gè)用于改變電場矢選定成份預(yù)定取向的液晶光閥時(shí)，每個(gè)分開的紅、綠、藍(lán)基色光束大部分光束的選定成份的電場矢的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；一種裝置，其在基本上不改變大部分每個(gè)分開的紅、綠、藍(lán)基色光束的電場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，通過使改變的分開的基色光束穿過一個(gè)顏色合成立方體，該立方體具有把紅、綠、藍(lán)色光束合成為單共線光束的反射面，來將改變的分開的基色光束合并成單束的共線光束；一種裝置，其從單束共線光束中分解出基本具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解光束和基本上具有電場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解光束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；和至少使一束分解的光束通向投影裝置的裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種投影裝置，包括用于產(chǎn)生一束具有預(yù)定波長范圍、隨機(jī)改變電場矢選定成份的取向、在初始光束的截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度并為矩形截面的初級(jí)光束的裝置；一種裝置，用于把準(zhǔn)直的初級(jí)光束分成三基色光束，其中每個(gè)基色光束電場矢選定成份都與其它基色光束具有相同的預(yù)定取向；三個(gè)裝置，其通過使每個(gè)分開的三基色光束中大部分光束通過相應(yīng)的一個(gè)改變裝置而改變每個(gè)分開的三基色光束中大部分光束的電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的基色光束的大部分光束通過相應(yīng)的一個(gè)用于改變電場矢選定成份預(yù)定取向裝置時(shí)，每個(gè)分開的基色光束大部分光束的選定成份的電場矢的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；一種裝置，其在基本上不改變每個(gè)分開的光束中大部分光束的電場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，通過二色反射面把改變的分開的基色光束合并成單束的共線光束，該二色反射面以X字母的形式相交；一種裝置，從一束共線光束中分解出基本上具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解光束和基本上具有電場矢選定成份第二預(yù)定取向的的第二分解光束，由此使得電場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；至少使一束從單共線光束分解的光束通向投影裝置的裝置；一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)信號(hào)裝置驅(qū)動(dòng)三個(gè)改變裝置的每一個(gè)；其中色彩分離裝置裝置包括以X字母形式相交的一個(gè)第一平板型二向色鏡和一個(gè)第二平板型二向色鏡，從交叉部分到每個(gè)改變裝置的光路所具有的長度使得彩色光束向前直行穿過色彩分離裝置的路徑最短，第二二向色鏡由兩個(gè)在相交部分分開的二向色鏡構(gòu)成，這樣兩個(gè)二向色鏡的二色反射面位于相互不同的表面上，這樣從輸出光一側(cè)沿入射光方向觀察色彩分離裝置時(shí)，形成相交部分的兩個(gè)二向色鏡的兩個(gè)邊緣面至少部分重疊。
本發(fā)明的另一目的是提供一種產(chǎn)生一束或多束共線的電磁能量束的方法和系統(tǒng)，包括產(chǎn)生兩束或多束分開的電磁能量束，每個(gè)電磁能量束都具有預(yù)定波長范圍、相同的電磁場矢選定成份的取向、在電磁能量束的截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度；通過使每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過多個(gè)改變裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)分開的電磁能量束的大部分的電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的裝置時(shí)，每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；在基本上不改變每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束的電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的電磁能量束合并成單束的共線電磁能量束；以及從一束共線的電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解光束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解光束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同。
本發(fā)明的另一目的是提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，用于產(chǎn)生一束或多束共線光束或紫外光束。
本發(fā)明的另一目的是提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生步驟包括產(chǎn)生每個(gè)分開的電磁能量束都具有矩形截面。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和裝置，還包括使一束分解的電磁能量束通向投影裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的電磁能量束的電磁波譜的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的電磁能量束的電磁波譜的步驟包括調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的電磁能量束的預(yù)定波長范圍。該調(diào)節(jié)電磁能量的步驟可以通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的波束的波長和/或強(qiáng)度來完成。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生調(diào)制的電磁能量束的方法，其中當(dāng)投影儀透鏡到屏幕的距離增大到大約10英尺時(shí)圖象的亮度增大，該方法包括產(chǎn)生一束在其整個(gè)截面上具有基本均勻通量強(qiáng)度的電磁能量束；把電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束，每個(gè)分開的電磁能量束具有預(yù)定預(yù)期取向的電磁波場矢；使每個(gè)分開的電磁能量束中的大部分能量束通過用于改變電磁波場矢的多個(gè)裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)，由此當(dāng)同樣通過改變電磁波場矢的多個(gè)裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)時(shí)，大部分電磁能量束的電磁波場矢取向被改變；在基本上不改變大部分分開的電磁能量束的電磁波場矢的改變?nèi)∠虻臈l件下把分開的電磁能量束合并成單束的共線電磁能量束；從共線光束中產(chǎn)生兩束分離的電磁能量束，每個(gè)分離的電磁能量束都與其它電磁能量束具有不同的電磁波場矢的取向；把投影裝置放置成投影裝置與每一個(gè)用于改變電磁波場矢取向的裝置之間的光路距離基本相等；使電磁能量束中一個(gè)分離的電磁能量束通向投影裝置；把表面裝置放置到投影裝置大約10英尺高的位置；和使一個(gè)分離的電磁能量束從投影裝置通向表面裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生適用于視頻圖象投影的調(diào)制光束的方法和系統(tǒng)，包括產(chǎn)生一個(gè)初始光束；把初始光束分成兩束或多束分開的彩色光束，由此使得每個(gè)分開的彩色光束與其它分開的彩色光束具有相同的單束的電場矢選定成份的預(yù)定取向，并且每個(gè)分開的彩色光束具有不同于其它分開的彩色光束的顏色；通過使每個(gè)分開的彩色光束的大部分光束通過多個(gè)改變裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)分開的彩色光束中大部分光束的電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過多個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向的裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的彩色光束中大部分光束的選定成份的電場矢的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；在基本上不改變每個(gè)分開的彩色光束中大部分光束的電場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的彩色光束合并成單束的共線彩色光束；和從一束共線的彩色光束中分解出基本上具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解彩色光束和基本上具有電場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解彩色光束，由此使得電場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中還包括使一束分解的彩色光束通向投影裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生步驟包括產(chǎn)生一個(gè)初始的準(zhǔn)直光束，該光束在其截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度，并在其整個(gè)截面上具有基本相同的電場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其還包括從初始準(zhǔn)直光束中去除至少一部分紫外光和至少一部分紅外光從而產(chǎn)生初始的準(zhǔn)直白光并把去除部分導(dǎo)向光束阻擋器的步驟，由此吸收去除的紫外光和紅外光。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，其中該分離的步驟還包括將至少一束分開的準(zhǔn)直光束中的預(yù)定顏色部分去除，并將去除部分導(dǎo)向光束阻擋器由此吸收去除部分的調(diào)節(jié)步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中該產(chǎn)生步驟包括產(chǎn)生一個(gè)初始的準(zhǔn)直矩形光束，該光束基本在其整個(gè)矩形截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度，并基本在其整個(gè)矩形截面上具有基本相同的電場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生適用于視頻圖象投影的調(diào)制光束的方法和系統(tǒng)，包括產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)改變電場矢選定成份取向的第一初始光束；對(duì)第一初始光束積分以形成在其整個(gè)截面上基本具有均勻通量強(qiáng)度的第二初始光束；把第二初始光束準(zhǔn)直成具有隨機(jī)改變電場矢選定成份取向并且在整個(gè)第二初始光束的截面上具有基本均勻通量強(qiáng)度的初始準(zhǔn)直光束，從初始的準(zhǔn)直光束中去除至少部分的紫外光和紅外光，以形成初始的準(zhǔn)直白光并把去除的部分導(dǎo)向光束阻擋器，由此吸收去除部分；從初始的準(zhǔn)直白光中分解出基本上具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一初始準(zhǔn)直分解白光和基本上具有電場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二初始準(zhǔn)直分解白光，由此使得電場矢選定成份第一和第二預(yù)定取向彼此不同；由第一初始準(zhǔn)直分解白光和第二初始準(zhǔn)直分解白光形成基本準(zhǔn)直的矩形初始單束白光，該白光在其整個(gè)截面上具有基本相同的電場矢選定成份預(yù)定取向，并且在其截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度；把初始準(zhǔn)直的單束白光分成兩束或多束分開的準(zhǔn)直矩形光束，由此使得每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形光束與其它分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束具有相同的單束的電場矢預(yù)定取向，并且每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束都與其它分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束具有不同的顏色；通過去除至少一束分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束的的至少預(yù)定顏色部分、并將去除部分導(dǎo)向光束阻擋器由此吸收去除部分來調(diào)節(jié)顏色；通過使每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束的大部分光束通過多個(gè)改變裝置中與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束中大部分光束的電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束的大部分通過多個(gè)用于改變電場矢選定成份預(yù)定取向裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的彩色光束大部分光束的電場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；在基本上不改變每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束中大部分光束的電場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束合并成單束準(zhǔn)直矩形共線的彩色光束；從一束共線的準(zhǔn)直矩形彩色光束中分解出基本上具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一準(zhǔn)直矩形分解彩色光束和基本上具有電場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二準(zhǔn)直矩形分解彩色光束，由此使得電場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；和使第一準(zhǔn)直矩形或第二準(zhǔn)直矩形分解彩色光束中的一個(gè)通向投影裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生具有兩個(gè)組成部分的共線電磁能量束的方法和系統(tǒng)，其包括[a]提供一個(gè)基本準(zhǔn)直的初級(jí)電磁能量束，該能量束具有預(yù)定的波長范圍和隨機(jī)變化的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向；[b]把基本準(zhǔn)直的初級(jí)電磁能量束分解成基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的初級(jí)第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的初級(jí)第二分解電磁能量束；[c]把每一個(gè)基本準(zhǔn)直的初級(jí)分解的電磁能量束分離成兩束或多束基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束，每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束具有預(yù)定取向的電磁波場矢的選定成份；[d]通過使每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束中大部分能量束通過多個(gè)改變裝置中與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束中大部分能量束電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)基本準(zhǔn)直的電磁能量束中大部分能量束通過多個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向的裝置中相應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；[e][i]在基本上不改變每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把基本準(zhǔn)直的改變的分開的電磁能量束合并成單束共線的基本準(zhǔn)直的第一電磁能量束，和；[ii]在基本上不改變每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把基本準(zhǔn)直的改變的分開的電磁能量束合并成單束共線的基本準(zhǔn)直的第二電磁能量束；[f][i]從單束共線基本準(zhǔn)直的第一電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第二分解電磁能量束，和[ii]從單束共線基本準(zhǔn)直的第二電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第二電磁能量束；和[g]把一束從單束共線基本準(zhǔn)直的第一電磁能量束中分解出的電磁能量束與另一束從單束共線基本準(zhǔn)直的第二電磁能量束中分解出的電磁能量束合并成單束共線的基本準(zhǔn)直的第三電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的用于產(chǎn)生共線束的方法和系統(tǒng)，其用來產(chǎn)生具有兩個(gè)組成部分的共線光束和具有兩個(gè)組成部分的紫外光束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分解步驟還包括把初級(jí)光束分解成第一和第二分解光束，其中電磁波場矢選定成份的第一預(yù)定取向與電磁波場矢選定成份的第二預(yù)定取向具有相同的取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分解步驟還包括把初級(jí)光束分解成第一和第二分解光束，其中電磁波場矢選定成份的第一預(yù)定取向與電磁波場矢選定成份的第二預(yù)定取向具有不同的取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分具有與其它合并光束的大部分具有不同的電磁波場矢選定部分的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行但不重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且部分重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行、不重合且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行、部分重合且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分具有與其它合并光束的大部分基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分具有與其它合并光束的大部分基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，此外該合并步驟還包括每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且不重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分具有與其它合并光束的大部分基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，此外該合并步驟還包括每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且部分重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分具有與其它合并光束的大部分基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，此外該合并步驟還包括每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，還包括使單束共線的基本準(zhǔn)直的第三電磁能量束通向投影裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生調(diào)制的電磁能量束的方法和系統(tǒng)，包括[a]提供一個(gè)初級(jí)電磁能量束，該能量束具有預(yù)定的波長范圍和隨機(jī)變化的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向；[b]把初級(jí)電磁能量束分解成基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的初級(jí)第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的初級(jí)第二分解電磁能量束；[c]把每個(gè)初級(jí)分解的電磁能量束分離成兩束或多束分開的電磁能量束，每個(gè)分開的電磁能量束都具有電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向；[d]通過使每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束通過多個(gè)改變裝置中與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)電磁能量束通過多個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向的裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；[e][i]在基本上不改變每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把初級(jí)第一分解的電磁能量束的改變的分開的電磁能量束與其它至少一個(gè)改變的電磁能量束合并成單束共線的第一電磁能量束，和[ii]在基本上不改變每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把初級(jí)第一分解的電磁能量束的改變的分開的電磁能量束與其它至少一個(gè)改變的電磁能量束合并成單束共線的第二電磁能量束；和[f][i]從單束共線的第一電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解的電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解的電磁能量束，和[ii]從單束共線的第二電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，用于產(chǎn)生調(diào)制的光束和紫外光束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中提供步驟包括提供一個(gè)基本準(zhǔn)直的初級(jí)電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中提供步驟包括提供一個(gè)具有矩形截面的初級(jí)電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中提供步驟包括提供一束初級(jí)初始的電磁能量束，該能量束在其截面上基本具有相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分解步驟還包括把初級(jí)光束分解成初級(jí)第一和第二分解光束，其中每個(gè)分解的電磁能量束與其它分解的電磁能量束在每個(gè)分解的電磁能量束截面上都具有基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分解步驟還包括把初級(jí)光束分解成初級(jí)第一和第二分解光束，其中電磁波場矢選定成份的第一預(yù)定取向與電磁波場矢選定成份的第二預(yù)定取向具有不同的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括使至少使從第一或第二單一共線電磁能量束中分解出的一個(gè)能量束通向投影裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括從第一單一共線電磁能量束中分解出的第一或第二分解的電磁能量束中至少有一個(gè)通向投影裝置、并且從第二單共線電磁能量束中分解出的第一或第二分解的電磁能量束中至少也有一個(gè)通向投影裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的電磁能量束的電磁波譜的步驟。該調(diào)節(jié)電磁能的步驟可以通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的能量束的波長和/或強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分離步驟包括把每個(gè)初級(jí)分解的能量束分成兩束或多束能量束，其中每個(gè)分開的電磁能量束與其它電磁能量束具有不同的預(yù)定波長范圍。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括調(diào)節(jié)至少一束分開的能量束大小的步驟，該能量束從把每個(gè)初級(jí)分解的電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束的步驟中獲得。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，用于產(chǎn)生具有兩個(gè)組成部分的共線電磁能量束，包括[a]提供一個(gè)初級(jí)電磁能量束，該能量束具有預(yù)定的波長范圍和隨機(jī)變化的電磁波場矢選定成份的取向，在初始電磁能量束的截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度；[b]把初級(jí)電磁能量束分解成基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的初級(jí)第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的初級(jí)第二分解電磁能量束；[c]通過使每個(gè)分解的初級(jí)電磁能量束的大部分通過多個(gè)改變裝置中與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)分解的電磁能量束中大部分能量束電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分解的初級(jí)電磁能量束的大部分通過多個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向的裝置中與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分解的初級(jí)電磁能量束中的大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；[d][i]從第一改變的初級(jí)第一分解電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解電磁能量束，和[ii]從第二改變的初級(jí)第一分解電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解電磁能量束；和[e]從改變的初級(jí)第一分解電磁能量束中分解出的電磁能量束與從改變的初級(jí)第二分解電磁能量束中分解出的電磁能量束合并成單束共線的第一電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述方法和系統(tǒng)，產(chǎn)生具有兩個(gè)組成部分的共線光束和具有兩個(gè)組成部分的紫外光束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分解步驟包括把初級(jí)光束分解成第一和第二分解光束，其中電磁波場矢選定成份的第一預(yù)定取向與電磁波場矢選定成份的第二預(yù)定取向具有相同的取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分解步驟包括把初級(jí)光束分解成第一和第二分解光束，其中電磁波場矢選定成份的第一預(yù)定取向與電磁波場矢選定成份的第二預(yù)定取向具有不同的取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分具有不同的電磁波場矢選定部分的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括所述分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行但不重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括所述分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且部分重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括所述分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括所述分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行、不重合且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括所述分解光束的合并，其中每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行、部分重合且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟還包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分具有基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分具有基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，并且該合并步驟還包括每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且不重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括所述分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分具有基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，并且還包括每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且部分重合。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中合并步驟包括所述分解光束的合并，其中一個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分具有基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，并且該合并步驟還包括每個(gè)合并光束的大部分與其它合并光束的大部分平行且同步。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，還包括使單束共線的第一電磁能量束通向投影裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，用于產(chǎn)生一束或多束共線的電磁能量束，包括[a]提供四束或多個(gè)分開的電磁能量束，每個(gè)分開的電磁能量束具有相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，預(yù)定的波長范圍和在每個(gè)電磁能量束的截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度；[b]通過使每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過多個(gè)改變裝置中的一個(gè)而改變每個(gè)分開的電磁能量束的大部分能量束電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過多個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；[c][i]在基本上不改變每個(gè)合并的分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把至少一個(gè)改變的分開的電磁能量束與至少另一改變的分開的電磁能量束合并成單束共線的第一電磁能量束；和[ii]在基本上不改變每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把至少一個(gè)改變的分開的電磁能量束與另一改變的分開的電磁能量束合并成單束共線的第二電磁能量束；[d][i]從單束共線的第一電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二電磁能量束，和[ii]從單束共線的第二電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二電磁能量束；和[e]把一束從單束共線的第一電磁能量束中分解出的電磁能量束與另一束從單束共線的第二電磁能量束中分解出的電磁能量束合并成單束共線的第三電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，用于產(chǎn)生一束或多束共線光束和紫外光束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生步驟包括產(chǎn)生的每個(gè)分開的電磁能量束還具有矩形截面。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括使單一共線的第三電磁能量束通向投影裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的電磁能量束的步驟。調(diào)節(jié)電磁能量束的步驟可以通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)分開的光束的波長和/或強(qiáng)度來完成。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生調(diào)制電磁能量束的方法和系統(tǒng)，包括產(chǎn)生一個(gè)初始電磁能量束，該能量束具有預(yù)定的波長范圍并在電磁能量束的截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度；把初始電磁能量束分成兩束或多束分開的電磁能量束，每個(gè)分開的電磁能量束具有電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向；通過使每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過多個(gè)改變裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變分開電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)分開的電磁能量束的大部分穿過用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的多個(gè)裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；在基本上不改變每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的改變的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的電磁能量束合并成單一共線的電磁能量束中；從一束共線的電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二分解電磁能量束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；通過使大部分分解的電磁能量束通過一個(gè)改變裝置而改變大部分分解的電磁能量束的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)大部分分解的電磁能量束穿過用于改變電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向的一個(gè)裝置時(shí)，分開的每個(gè)電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的產(chǎn)生調(diào)制光束的方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中產(chǎn)生具有基本相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，并且在其截面上具有基本均勻通量強(qiáng)度的基本準(zhǔn)直的電磁能量束的裝置包括提供基本上準(zhǔn)直的具有預(yù)定波長范圍的電磁能量束；從基本準(zhǔn)直的電磁能量束中分解出基本上具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第一分解電磁能量束和基本上具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的的基本準(zhǔn)直的第二初級(jí)電磁能量束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；由基本準(zhǔn)直的第一分解電磁能量束和基本準(zhǔn)直的第二分解電磁能量束形成一個(gè)基本準(zhǔn)直的單束電磁能量束，該能量束的截面上具有基本上相同的電磁波場矢選定成份預(yù)定取向以及均勻的通量強(qiáng)度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的用于產(chǎn)生基本準(zhǔn)直的光束和紫外光束的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和裝置，其中形成步驟包括形成具有矩形橫截面的單束電磁能量束。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和裝置，還包括在分解和形成步驟之間，由基本準(zhǔn)直的第一和第二分解電磁能量束產(chǎn)生具有相同電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的基本準(zhǔn)直的第一和第二分解的電磁能量束的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中分解步驟包括從基本準(zhǔn)直的電磁能量束中分解出的基本準(zhǔn)直的第一分解電磁能量束和第二分解電磁能量束進(jìn)一步在其截面上具有基本均勻的通量強(qiáng)度，步驟[c]還包括形成的單束電磁能量束進(jìn)一步在其截面上與每個(gè)分解的電磁能量束一樣具有均勻的通量強(qiáng)度的基本準(zhǔn)直。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括在分解步驟和形成步驟之間，由基本準(zhǔn)直的第一和第二分解電磁能量束產(chǎn)生具有基本相同的電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的第一和第二分解電磁能量束，由此使得基本準(zhǔn)直的第一和第二分解的電磁能量光束平行但不共線。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括使一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的裝置的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中使一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的裝置的步驟包括使一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的液晶裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括使一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束通過一個(gè)用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的裝置，該裝置還用來改變一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束其電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，由此使得其它基本準(zhǔn)直的其它分解的電磁能量束的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向基本匹配。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中形成步驟還包括從一個(gè)或多個(gè)反射裝置反射一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束的步驟，每個(gè)反射裝置都具有用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的設(shè)施。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中從一個(gè)或多個(gè)反射裝置反射一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束的步驟包括從一個(gè)或多個(gè)具有雙電介質(zhì)涂層的平反射面反射一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其中每個(gè)反射裝置具有用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的設(shè)施，每個(gè)具有電介質(zhì)涂層的平反射面具有一種用于改變電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向的設(shè)施。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中從一個(gè)或多個(gè)反射裝置反射一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束的步驟包括從一個(gè)或多個(gè)具有電介質(zhì)薄膜的反射鏡反射一束基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其中每個(gè)反射裝置具有用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的設(shè)施，每個(gè)具有電介質(zhì)薄膜的反射鏡具有一種用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的設(shè)施。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，其中提供步驟包括提供的一束基本準(zhǔn)直的電磁能量束還具有隨機(jī)變化的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括至少從一束電磁能量束中去除至少預(yù)定部分的預(yù)定波長范圍的能量束的步驟。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的方法和系統(tǒng)，還包括把去除部分導(dǎo)向吸收裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生調(diào)制電磁能量束的方法和系統(tǒng)，包括提供初始的準(zhǔn)直電磁能量束，該能量束具有隨機(jī)改變的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向并在整個(gè)能量束橫截面上具有基本上均勻的光通量強(qiáng)度；從初始的準(zhǔn)直能量束中分解出一束具有電磁波場矢選定成份第一預(yù)定取向的初始的第一準(zhǔn)直的分解電磁能量束和一束具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的初始的第二準(zhǔn)直的分解電磁能量束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；由初始準(zhǔn)直的第一分解電磁能量束和初始準(zhǔn)直的第二分解電磁能量束形成基本準(zhǔn)直的矩形初始單一的電磁能量束，該能量束電磁能量束基本整個(gè)整個(gè)截面上基本具有相同的電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向和基本均勻的通量強(qiáng)度；把準(zhǔn)直的矩形單束初始電磁能量束分成兩束或多束電磁能量束，由此使得每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束都有與其它分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束具有相同的一個(gè)電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，并且每個(gè)每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束都有與其它分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束具有不同的電磁能量；通過去除至少一部分分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束并把去除的部分導(dǎo)向能量束阻擋器，由此除去去除部分而調(diào)節(jié)電磁能；通過使每個(gè)分開的電磁能量束的大部分通過多個(gè)改變裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每一個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束的大部分穿過用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的多個(gè)裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；在基本上不改變每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束中大部分能量束電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的準(zhǔn)直矩形電磁能量束合并成單束準(zhǔn)直的矩形電磁能量束；從單束準(zhǔn)直的矩形共線電磁能量束中分解出具有第一預(yù)定取向的電磁波場矢選定成份的第一準(zhǔn)直的矩形分解電磁能量束和具有第電磁波場矢選定成份二預(yù)定取向的第二準(zhǔn)直的矩形分解電磁能量束，由此使得電磁波場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；和使第一準(zhǔn)直矩形電磁能量束或第二準(zhǔn)直矩形電磁能量束通過投影裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種如前所述的用于調(diào)制光束的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個(gè)示例包括；一個(gè)用于產(chǎn)生準(zhǔn)直的非偏振光束的光源；一個(gè)用于把非偏振源光束分成正交的線性P偏振光和S偏振光的偏振分束器；一個(gè)用于把S偏振光轉(zhuǎn)回到第二偏振光的半波延遲器；和一個(gè)把P偏振光束合并成一個(gè)單偏振矩形光束的反射鏡配置。
在此點(diǎn)上，利用一個(gè)第一二向色鏡把光束分成紅色成份和藍(lán)綠色成份，該二向色鏡選擇成其上反射波長大于600nm的紅色光波。然后利用一個(gè)反射波長處于500nm～600nm的綠色光波的第二二向色鏡把藍(lán)綠色成份分成藍(lán)色光束和綠色光束。作為一種選擇，還可將紅色光束和藍(lán)色光束濾掉，以便在視覺效果上提供最佳的色彩平衡，然后將紅、藍(lán)光中濾出的排除部分吸收。這里，分開的紅、綠和藍(lán)光穿過液晶顯示器并根據(jù)輸入信號(hào)改變它們的電場矢量。利用一個(gè)透過波長小于595nm并反射紅光的二向色鏡把分開的紅綠光束合并成一個(gè)紅綠光束。然后利用另一個(gè)透過波長大于515nm并反射藍(lán)光的二向色鏡把此紅綠光與分開的藍(lán)光合并，形成一個(gè)共線光束。然后將此共線光束通過檢偏器，檢偏器根據(jù)其電場矢量分離光束。其中一束分離的光束可以通向吸收光束塊。選取的分離的調(diào)制偏振光束透向投影透鏡，投影透鏡把該光束投射到觀察屏上。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以在屏幕上投影出高亮度、高分辨率和高對(duì)比度的大小圖象。
還應(yīng)理解，雖然對(duì)于紅、綠和藍(lán)光給出了具體的波長值，但這僅出于舉例的目的，可以根據(jù)適宜的光源類型而改變或調(diào)整這些數(shù)值。具體的波長范圍的改變或調(diào)整要根據(jù)最終所需的色彩平衡。
在本發(fā)明公開的一種系統(tǒng)中，光源發(fā)出的準(zhǔn)直光經(jīng)過偏振分束器。偏振分束器把隨機(jī)偏振光分成線性的P偏振光和S偏振光，并以直角把正交偏振光束偏轉(zhuǎn)向另一偏轉(zhuǎn)光束。P偏振光穿過偏轉(zhuǎn)分束器并由第一反射鏡反射90度角后進(jìn)入投影儀光路。S偏振光以90度角從偏轉(zhuǎn)分束器射到P偏振光并通過半波延遲器。半波延遲器把S偏振光改變成P偏振光。然后第二反射鏡把此P偏振光90度反射到第三和第四反射鏡。第三和第四反射鏡分開反射的P偏振光，并再90度反射來自第二反射鏡的P偏振光，然后使其入射到LCD上。第四反射鏡相對(duì)于另一反射鏡沿光路設(shè)置，使得分開的P偏振光合并成矩形光束，其對(duì)應(yīng)于LCD的矩形光孔。
本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)際上允許光源發(fā)出的所有光都入射到LCD。而且在LCD處的光束所具有的形狀對(duì)應(yīng)于大部分LCD的一般為矩形的外圍結(jié)構(gòu)。矩形光束的優(yōu)點(diǎn)是使所利用的光照射到LCD的有用部分，從而不會(huì)使LCD周圍的其它元件過熱，從而避免反射和/或加熱的問題。
另外，本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中的系統(tǒng)將準(zhǔn)直的源光束導(dǎo)入起偏器，并把源光束分成右側(cè)光和左側(cè)光，每側(cè)光都具有相同的偏轉(zhuǎn)方向。然后把右側(cè)光和左側(cè)光濾成分開的初級(jí)彩色光(紅、綠和藍(lán))。每個(gè)分開的初級(jí)彩色光都具有光束相應(yīng)部分的象素，該光束對(duì)應(yīng)于左右側(cè)輸入圖象由各LCD改變其電場矢量。然后把左右側(cè)初級(jí)彩色光束的各自圖象合并成單個(gè)的左側(cè)和右側(cè)圖象。然后根據(jù)電場矢量通過檢偏器把左右側(cè)圖象合并、分解成不同的偏振光束，并再把所述一束偏振光投影到顯示屏上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可通過如前所述的方法和系統(tǒng)獲得高分辨率的圖象。左側(cè)光束在顯示屏上沿水平方向或垂直方向偏離右側(cè)光束(反之依然)一個(gè)較小的量(即一個(gè)象素)。在此模式中，液晶LCD的驅(qū)動(dòng)電路必須分開一個(gè)輸入圖象并使其它的每個(gè)象素發(fā)送到右側(cè)或左側(cè)。
為了投影一個(gè)三維圖象，把對(duì)應(yīng)于觀察者左右眼(即不同的空間視角)的分開的輸入圖象輸入到分開的左右側(cè)LCD。觀察者可以選擇在眼睛上帶一幅眼鏡，使得右眼上的眼鏡用于觀看沿第一方向偏振的圖象，左眼上的眼鏡觀看在不同方向偏振的圖象。如果提供給驅(qū)動(dòng)電路、用于左/右側(cè)的信號(hào)對(duì)應(yīng)于左右眼的不同空間角度模式提供不同信號(hào)，觀察者將看到三維圖象。這些分開的左右側(cè)圖象也可以不用眼鏡而通過一個(gè)所獲得三維效果的時(shí)序，來實(shí)現(xiàn)三維效果。
作為一個(gè)例子，系統(tǒng)構(gòu)造為觀看者的眼鏡包含一個(gè)用于觀察不同正交的或不同圓偏振圖象的鏡片。左眼透鏡構(gòu)造成用于觀看P偏振光，而右眼透鏡構(gòu)造成用于觀看S偏振光?；蛘?，作為一個(gè)例子，左眼透鏡構(gòu)造成用于觀看右圓偏振光，而右眼透鏡構(gòu)造成用于觀看左圓偏振光。
作為另一個(gè)例子，本系統(tǒng)采用偏振屏幕而不用眼鏡，。此屏幕由一種透明材料制成，該材料具有兩個(gè)或多個(gè)不同的偏振涂膜或?qū)?。每個(gè)涂膜或?qū)臃瓷淠骋惶囟ㄈ∠虻碾妶鍪噶坎⑼高^其它所有取向的電場矢量。每個(gè)連續(xù)的層或涂膜彼此不同。這使得圖象的特定部分以一定深度或?qū)嶋H上3D的形式看到。這些類型的層或涂膜可以從OCLI獲得。關(guān)于一般地討論，見James D.Rancourt，在1987 McGraw-Hill Optical andElectro-optical Engineering Seris，上的“Optical Thin Films User’sHandbook”。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以提供3D高分辨率、3D黑白或彩色高分辨率投影儀。
附圖簡述圖1是具有傳播方向、電場和磁場的電磁波的示意圖；圖1A是沿傳播軸向下看去的電磁波示意圖，其示意性地表示了電場矢不同取向的各個(gè)方向；圖1B是電場矢沿x軸和y軸分解的示意圖；圖2是現(xiàn)有LCD盒的截面圖；圖2A是一種LCD組件的示意圖，其表示用在本發(fā)明中的象素；圖3是在本發(fā)明實(shí)施例的LCLV投影儀中用于照亮LCD顯示器或LCD的系統(tǒng)示意圖3A是類似于圖3所示的、但根據(jù)本發(fā)明用于顯示器或投影儀的優(yōu)選實(shí)施例的、LCD顯示器或LCLV投影儀的照明系統(tǒng)簡圖；圖3B是類似于圖3和3A所示的、但根據(jù)本發(fā)明用于顯示器或投影儀的另一實(shí)施例的、LCD顯示器或LCLV投影儀的照明系統(tǒng)簡圖；圖4是從光源發(fā)出的準(zhǔn)直光束的簡圖，其中光源疊加在本發(fā)明系統(tǒng)所使用的反射鏡上；圖4A是用于分析LCD光孔和光束幾何尺寸的簡解圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明形成的疊加到LCD顯示器上的單極化光束形狀的簡圖；圖6是幾層被非極化波源和分解的偏振光束照明的薄膜涂層的示意圖；圖7是偏振光束入射到LCD盒以及電場矢最終延遲(變化、變更或扭曲)的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)成的彩色LCLV投影儀簡圖；圖8A是以圖解的形式表示圖8的功能性步驟，該步驟是包含在產(chǎn)生彩色LCLV投影儀中使用的電磁能調(diào)制束的方法中；圖8B是本發(fā)明利用光源到LCD的非等光路以及一個(gè)二色合束器的、用于LCLV投影儀的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的簡圖；圖8C是本發(fā)明利用光源到LCD的非等光路以及從LCD到投影透鏡的等光路的、用于LCLV投影儀的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的簡圖；圖8D是本發(fā)明利用光源到LCD的非等光路以及一個(gè)二色分束器和合束器的、用于LCLV投影儀的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的簡圖；圖8E是本發(fā)明用于LCLV投影儀的系統(tǒng)優(yōu)先實(shí)施例的簡圖，其中本發(fā)明利用二色合束器和分開的光源，分開的光源例如是二極管激光器、LED、熒光平板或氖平板的矩形線性陣列；圖8F是本發(fā)明用于LCLV投影儀的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的簡圖，其中本發(fā)明利用用于光束合并的分開的二向色鏡裝置和分開的光源，分開的光源例如是二極管激光器、LED、熒光平板或氖平板的矩形線性陣列；圖8G是本發(fā)明用于LCLV投影儀的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的簡圖，其中本發(fā)明利用了用于光束合并的分開的二向色鏡裝置和分開的光源，分開的光源例如是氬離子激光器或高強(qiáng)度白光；圖9是普通光源光譜特性的曲線圖；圖9A是普通光源的性能數(shù)據(jù)表；圖10是人眼對(duì)可見光的光適應(yīng)曲線；圖10A是CIE顏色曲線；圖10B與圖10A相同，但不同區(qū)域顯示的是不同顏色；圖11是用在本發(fā)明實(shí)施例中的立方起偏元件的波長響應(yīng)曲線；圖12是本發(fā)明實(shí)施例中用于分離光源光束紅外成份的反射鏡(33)的透射和反射特性曲線；圖13是本發(fā)明實(shí)施例中用于分離光源光束紫外成份的反射鏡(35)的透射和反射特性曲線；圖14是本發(fā)明實(shí)施例中用于分離并進(jìn)一步濾除光源光束中紅光成份的反射鏡(80&82)的透射和反射特性曲線；圖15是本發(fā)明實(shí)施例中用于合并改變的藍(lán)色光束和改變的紅色光束的反射鏡(90)的透射和反射特性曲線；圖16是本發(fā)明實(shí)施例中用于合并改變的藍(lán)色光束和改變的紅色光束的反射鏡(92)的透射和反射特性的分析曲線；圖17是本發(fā)明實(shí)施例中的用于進(jìn)一步濾除藍(lán)色光束的反射鏡(86 & 88)的透射和反射特性的分析曲線；圖18是本發(fā)明實(shí)施例中的用于進(jìn)一步濾除藍(lán)色光束的反射鏡(84)的透射和反射特性的分析曲線；圖19是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成的彩色LCLV投影儀的流程簡圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)成的3D彩色LCLV投影儀的簡圖；圖20A是根據(jù)利用附加的四分之一波長延遲器的另一優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)成的3D彩色LCLV投影儀的簡圖；圖20B是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例構(gòu)成的與圓偏振觀察透鏡一起使用的3D彩色LCLV投影儀的簡圖20C是根據(jù)本發(fā)明的適用于3D、高亮度或高分辨率的雙光束LCLV投影儀的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例簡圖，其中本發(fā)明利用二色合束器和分開的光源，如激光二極管或LED的矩形線性陣列；圖20D是根據(jù)本發(fā)明的適用于3D、高亮度或高分辨率的雙光束LCLV投影儀的另一實(shí)施例簡圖，其中本發(fā)明利用合束器和諸如激光二極管或LED的矩形線性陣列的分開的光源，還利用LCD器件作為輸出光束的可變延遲器；圖21是與本發(fā)明的3D投影儀實(shí)施例一起使用的雙相機(jī)投影儀法的簡圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的高分辨率或三維黑白液晶LCLV投影儀的優(yōu)選實(shí)施例；圖22A是根據(jù)本發(fā)明采用方波延遲器構(gòu)成的高分辨率或三維LCLV投影儀的另一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖23是利用一個(gè)器件作為3D顯示屏或3D觀賞立方體的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的簡圖；圖24是通過平板設(shè)施產(chǎn)生熒光的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例簡圖；圖24A是圖24中器件的透視圖；圖25是用于產(chǎn)生圖8E、8F、20C、20D中激光二極管線性矩陣的系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的簡圖；圖26是用在本發(fā)明中的反射鏡的特性表；圖27是用于產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的系統(tǒng)一種已知的光學(xué)積分器的優(yōu)選實(shí)施例的簡圖；圖27A是用于產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的光學(xué)積分器的單光管的優(yōu)選實(shí)施例，并表示出光線從中穿過的光路；圖27B是形狀為矩形的光學(xué)積分器中光管的蠅眼配置優(yōu)選實(shí)施例的簡圖，其中光管做成正方形；圖27C是形狀為圓形的光學(xué)積分器中光管的蠅眼配置優(yōu)選實(shí)施例的簡圖，其中光管做成圓形；圖28是產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其中該系統(tǒng)包括一個(gè)光源，一個(gè)第一和第二反射裝置，一個(gè)光積分器裝置和一個(gè)準(zhǔn)直裝置。
附圖的詳細(xì)描述出于簡單的目的，在各個(gè)圖中對(duì)相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)。
光路和矩形光束參見圖3，從光源32發(fā)出的準(zhǔn)直光束50被轉(zhuǎn)變成一個(gè)單偏振光30，該偏振光具有的截面結(jié)構(gòu)或形狀(參見圖5)與LCD顯示器34的截面結(jié)構(gòu)或形狀匹配。作為一個(gè)例子，LCD 34顯示器是一個(gè)具有矩形外圍結(jié)構(gòu)的光孔的LCD。
本發(fā)明的這方面在一條對(duì)齊的光路上包括一個(gè)偏振分束器36，一個(gè)半波延遲器38，和一個(gè)第一反射鏡40、第二反射鏡42、第三反射鏡44和第四反射鏡46的配置，該配置把從偏振分束器36射出的各個(gè)光束合并成一個(gè)其截面結(jié)構(gòu)或形狀與LCD顯示器34的截面形狀匹配的的合并的單束偏振光30。可以把合適的彩色濾光片48放置在LCD顯示器34和合并光束之間。
現(xiàn)在來描述形成準(zhǔn)直光束50的方式。光源32和反射光學(xué)器件或裝置41產(chǎn)生一個(gè)之后被準(zhǔn)直光學(xué)裝置如透鏡43或如圖27所示光積分器裝置63準(zhǔn)直的非偏振光束50。
光或光學(xué)積分器裝置由多個(gè)如圖27A所示的光管制成，每個(gè)光管與一個(gè)或多個(gè)其它的光管相鄰并接觸。每個(gè)光管都由一個(gè)第一透鏡表面45、主體75和第二透鏡表面71組成。光源3 1向主體75的表面發(fā)射射束73，主體75在所需的預(yù)定形狀處著陸。第一透鏡表面45的作用在于把光束73彎向相互之間更加準(zhǔn)直的方向。主體75把光束載帶到第二透鏡表面71，其與第一透鏡表面45和第二透鏡表面71具有相同的折射率。這樣減少了光束73必須穿過的界面數(shù)。繼續(xù)向前，光束73入射到在預(yù)定形狀處著陸的第二透鏡表面71，并且再彎向更為正交的方向；因而，射出表面71的光束基本上是準(zhǔn)直的。透鏡表面45和71可以有也可以沒有相同的形狀或形式，這依賴于幾個(gè)因素，這些因素包括但不限于光源的大小，光源的形狀，光源的類型，光源到第一透鏡表面45的距離，主體75的長度和大小，積分器第二透鏡表面71到靶的距離以及商業(yè)上已知的其它因素。
再參見圖3，作為選擇，光源32及其反射光學(xué)器件或裝置41形成非偏振的準(zhǔn)直光束50。非偏振的準(zhǔn)直光束50通過偏振分束器36分成分開的正交偏振光束-P偏振光束52和S偏振光束54。P偏振光束穿過偏振分束器36并指向第一反射鏡40，再經(jīng)90°角反射成反射光束53并反射到LCD顯示器34上。S偏振光束54被偏振分束器36偏轉(zhuǎn)90°角并穿過半波延遲器38。半波延遲器38改變S偏振光束54的電場矢取向以形成第二P偏振光束56。此第二P偏振光束56被第二反射鏡42反射90°角。第三反射鏡44和第四反射鏡46用于攔截反射的第二P偏振光束56，并把光束分成兩束與反射束53相同方向發(fā)射的分開的反射束58和60。然后，三束分開的反射束53、58和60合并成具有單束取向的電場矢(P偏振)的單束光并且經(jīng)合適的彩色濾光片48導(dǎo)向LCD顯示器34。
參見圖4，每個(gè)反射鏡如第一反射鏡40可以由一種優(yōu)選的幾何形狀構(gòu)成，如一般矩形或正方形(即正方形是矩形的一個(gè)分支)的外圍形狀，它攔截一般為圓形或準(zhǔn)直的光束(即52)，這樣從反射鏡反射的光束也是正方形或矩陣結(jié)構(gòu)。此種布局配置將產(chǎn)生幾何形狀類似于所用反射鏡形狀和大小的反射光束，因?yàn)榉瓷溏R的幾何形狀將被反射光束復(fù)制。如圖5所示，這樣的配置允許從第一反射鏡40反射的正方形光束53、從第四反射鏡46反射的矩形光束60以及從第三反射鏡44反射的矩形光束58對(duì)齊，從而在一般具有矩形外形的LCD顯示器34處產(chǎn)生一個(gè)單光束。單光束30的矩形外形與LCD顯示器34的矩形外形并尤其是LCD顯示器34的光孔匹配。
參照?qǐng)D3和圖4，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以總結(jié)如下利用光源32產(chǎn)生非偏振的準(zhǔn)直光束50；利用偏振分束器36把非偏振光束50分成分開的正交偏振光束(即第一P偏振光52和S偏振光54)；把第一正交光束52導(dǎo)向第一反射鏡40上以產(chǎn)生第一反射光束53；把第二正交光束54(S偏振光束54)導(dǎo)向并穿過半波延遲器38，從而把第二正交光束54(S偏振光束54)的偏振方向轉(zhuǎn)變成與第一正交光束52(第二P偏振光束)具有相同偏振方向的第二反射光束56；把第二正交光束56(第二P偏振光束)導(dǎo)向第二反射鏡42并經(jīng)90°的反射；把第二反射光束56導(dǎo)向第三和第四反射鏡44、46，這些反射鏡把第二反射光束56反射第二個(gè)90°，并把第二反射光束56分成第三反射光束58和第四反射束60；合并分開的反射束，即將第一反射光束(P偏振)53、第三反射光束(P偏振)58和第四反射光束(P偏振)60合并成一個(gè)單偏振的單束光束30，并且其具有與LCD顯示器34的矩形外形匹配的矩形外形。
反射鏡40、42、44、46或其它的反射裝置在位置上，與正交光束52、56的路徑相交，在LCD顯示器34產(chǎn)生由分開的反射光束53、58、60合并而成的單光束。圖3表示的僅是這樣一種配置反射鏡40、42、44、46具有平面表面。在圖3所述的實(shí)施例中，第三反射鏡44和第四反射鏡46位于第一反射鏡40的兩側(cè)。反射鏡40、44和46與正交光束52、56的路徑交叉也可有其它可能排列。如第三反射鏡44和第四反射鏡46排列在第一反射鏡40的一側(cè)。但是在LCD顯示器34處，最終所得單光束在功能上是一樣的。反射鏡40、44、46的布局也可以是不同于圖3、和3B所示的其它布局。反射鏡在圖3A&3B中的布局不相同。此外反射鏡40、44、46的形狀和布局可以做成在LCD顯示器34處產(chǎn)生正方形的光束。
考慮到光源的形狀因子，如圖4A所示，及下文所述，光束30允許基本上光源32產(chǎn)生的光束被用于照明LCD顯示器34。利用光束30，可以很容易地調(diào)節(jié)最少數(shù)量的元件(即偏振分束器36、半波延遲器38、反射鏡40、42、44、46)以在LCD顯示器34處獲得最終單光束，該光束具有所需的形狀和單偏振方向(即單一的電場矢取向)。所示實(shí)施例中最終光束的偏振方向?yàn)镻偏振方向?；蛘?，光束30也可配置成在LCD顯示器34處產(chǎn)生一個(gè)S偏振光束，或者其它選定的偏振方向。
另外，可以旋轉(zhuǎn)半波延遲器38以調(diào)諧從半波延遲器38出射的所得光束56，使之與射出偏振分束器36的第一P偏振光束52的偏振方向精確匹配。另外，還可以很容易地調(diào)節(jié)或重排反射鏡(40，42，44，46)從而在LCD顯示器34處獲得需外形的最終光束。
在圖3A中，光束的半波延遲以半波延遲器38以外的裝置實(shí)現(xiàn)。這可通過從第二反射鏡42反射光束54(S偏振)、形成四分之一波延遲來完成。然后每個(gè)光束從對(duì)應(yīng)的反射鏡44、46反射并再被延遲四分之一波長。這導(dǎo)致S偏振光束54被半波延遲，變成P偏振光束58、60。圖3A所示的系統(tǒng)比圖3更為優(yōu)選，因?yàn)樗枰俚脑?。這種反射鏡可以從Galifornia，Santa Rosa，的OCLI公司獲取，這些部件的編號(hào)為777-QWM001～777-QWM002。
圖3A所示的反射鏡42、44、46可以通過薄膜涂層技術(shù)由形成其上的涂層構(gòu)成。每個(gè)反射鏡42、44、46除了可以作為一個(gè)寬帶反射器之外還可以用作一個(gè)四分之一波延遲器。
薄膜涂層也可以稱作電介質(zhì)膜，即該材料原子中的電子是如此緊密地結(jié)合在原子核的周圍，甚至在施加高電場下也可以忽略電流。各個(gè)膜的厚度或?qū)釉诤軐挼姆秶鷥?nèi)變化，但是當(dāng)膜的厚度在波長量級(jí)時(shí)被稱作薄膜。這些薄膜有許多層，其中一個(gè)在另一個(gè)的頂部，這就被稱作多層薄膜，如圖6所示。每一層根據(jù)各自設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)反射適當(dāng)波長或適當(dāng)取向的電場矢。這些層典型地通過真空淀積沉著在接收襯底的頂面上。這包括蒸發(fā)材料并使蒸汽原子以預(yù)定的方式和速率撞擊到襯底上。典型的材料包括MgF2、SiO2、AL2O3、C(金剛石)、ZnS、TiO2、CdS、CdTe、GaAs、Ge、Si、Ag、Au、PbS以及許多其它的材料。
因?yàn)槭褂秒娊赓|(zhì)材料，所以每一層的折射率與相鄰的層彼此不同，盡管在某些情況下它們也可能相同。
光從每個(gè)層以及界面反射并透射(見圖6)。這些從每個(gè)界面處透射并反射的光波場彼此相互作用。薄膜的材料不同以及薄膜的光學(xué)厚度不同，獲得的結(jié)果也不同。以這種方式制成的器件可在襯底上具有一到幾百層的膜。例如通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，一個(gè)涂層可以改變?nèi)肷涞木€性偏振光的相位。在效果上此涂層的作用相當(dāng)于四分之一波片。關(guān)于這個(gè)主題已發(fā)表了幾片論文，具體是“Phase Retardance ofperiodicMultilayer Mirrors，”，Appl.Opt.，21(4)733(1982)，Joseph H.Apf el，“Graphical Method to Design to Design internal Reflection PhaseShift”，Appl.Opt.，19(16)2688，(1980)，William H.Southwell.
在另一種設(shè)計(jì)中，涂層反射入射的偏振光波并因而增強(qiáng)P偏振的反射。此設(shè)計(jì)可反射全部光譜并且作用相當(dāng)于一個(gè)寬帶反射鏡。
產(chǎn)生單光束30的系統(tǒng)的元件可以由商業(yè)上能夠得到的部件制成。光源32可以是任何合適的燈泡，如短弧光燈，石英鹵燈，汞/氙蒸汽長弧燈等。一般地，這種燈可有效地產(chǎn)生高強(qiáng)度點(diǎn)光源。這種燈可以具有各種大小以及不同光譜質(zhì)量的。許多制造商可以制造高亮度光源(亮度大于15,000流明)，這些廠商包括Optical Radiation CorporationAzusa，California，但不局限于此。也可以如圖9A所示地使用能產(chǎn)生所需波長和不同輸出亮度(光譜或光譜分布)的其它光源。大部分光源包含不同比例的可見、紅外和紫外光譜。也可以用激光作光源。
偏振分束器36可以是任何一種已知的器件。例如可以由沉積在適當(dāng)基底(如玻璃)上的電解質(zhì)薄膜疊層組成。這些疊層可以通過高低折射率薄膜交替地制成，每個(gè)薄膜具有四分之一波長的光學(xué)厚度，可見光的波長中心設(shè)計(jì)約為550nm。在膜與膜之間的界面處，光以布儒斯特角入射，其透射P偏振光和反射S偏振光。層數(shù)取決于最終所需的輸出量，其可以根據(jù)所需的成本/性能之間的損益而定身制作?？梢宰龀刹ＡЯ⒎襟w的形狀，涂層沉積在對(duì)角線上，或者也可以在一塊玻璃上沉積多層，并且作為選擇可以將另一片玻璃膠合到前部，形成一個(gè)夾層，在兩塊玻璃之間沉積多層涂層。此目的在于保護(hù)疊層免于磨擦或與空氣接觸。單塊玻璃或兩塊玻璃的布局會(huì)形成一個(gè)制作成本及重量都低于立方偏振器的偏振分束器。
光最好以45°角照射到層的表面，與射束的法向有較小的偏移，因而將能很好地控制層與光束之間的入射角。在MacNeille的美國專利US2,403,731或Flood的美國專利US2,449,287中描述了這種偏振分束器?？捎糜诖颂幍囊环N商業(yè)上的偏振分束器可以從California的Santa Rosa，Perkin Elmer Corporation，Electro-Optical DivisionNormalk，Connecticut或OCLI Corporation，獲得。對(duì)于偏振分束器的波長響應(yīng)曲線如圖10所示。
層疊在偏振器或偏振分束器對(duì)角線上的這些薄膜涂層可以是能夠處理高能束如激光束的涂層。它們能夠處理每平方厘米很高瓦數(shù)的入射能量。
選擇的反射鏡40(OCLI Corporation，Santa Rosa，California，partno.777BBM001)必須是一個(gè)在所需的特定波長處對(duì)P偏振光的有效反射器。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，反射鏡42、44、46既可以選擇四分之一波長延遲器，也可以選擇寬帶反射鏡。如果用四分之一波長反射鏡，它們的部件號(hào)是777QWM001和777-QWM002。如果用寬帶反射鏡，它們的部件號(hào)是777-BBM002和777-BBM003。這些型號(hào)的反射鏡可以從Santa Rosa，OCLI Corporation，California獲得。例如，該反射鏡可以由涂敷在一個(gè)基底上的薄膜形成。薄膜由一種可見光的寬帶涂層形成。因?yàn)榻饘俚姆瓷湫再|(zhì)，已知金屬膜反射鏡反射P偏振光比S偏振光更為有效。因?yàn)檫@種已知的效率因素，本發(fā)明將S偏振波轉(zhuǎn)換成P偏振波。
此處能夠接受的薄膜反射鏡可以從Santa Rosa，OCLI Corporation，California獲得。薄膜涂層已知為激光涂層，并且其能夠處理高能光束(W/cm2)。
半波延遲器38(如圖3所示)可以是已知的延遲器一類的光學(xué)元件，用于改變?nèi)肷涔獠ǖ钠穹较?。通過延遲器，出射的光比入射光的電場矢方向延遲預(yù)定量的相位值。光一從延遲器出來，其相對(duì)相位就不同于初始值，這樣偏振狀態(tài)(電場矢的取向)也就不同。通常把產(chǎn)生90°相對(duì)相位差的延遲片稱為半波延遲器。
半波延遲器可以由雙軸晶體材料如云母制作，也可以用拉伸對(duì)齊的長鏈有機(jī)分子的塑料材料片、薄膜電解質(zhì)(如由OCLICorporation，Santa Rosa，California制造)、多個(gè)LCD、涂敷有薄膜電解質(zhì)的反射鏡、LCD和涂敷有薄膜電解質(zhì)的反射鏡的結(jié)合以及石英晶體等制造。最好把用在本發(fā)明實(shí)施例中的半波延遲器38調(diào)節(jié)(即通過晶體的旋轉(zhuǎn))成射出延遲器38(見圖3)的P偏振光束56的偏振狀態(tài)與射出偏振器立方體36的P偏振光束52的P偏振狀態(tài)精確地匹配。也可以采用除半波延遲器以外的其它裝置來改變或轉(zhuǎn)換光束的偏振方向。
通過非限定性的實(shí)例，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的系統(tǒng)及其方法具備下列結(jié)果及優(yōu)于現(xiàn)有照明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生矩形奇異性偏振光束，這將有效地充滿LCD顯示器的孔徑；所得光束在LCD顯示上的散度小于其它合成方法，即比Goldenberg的美國專利US4,913,529中的組合方法小。
光投影儀現(xiàn)在參見圖8，圖中表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成的一種投影儀。為了方便起見，圖中只標(biāo)出表示光路位置的方向而并非照搬實(shí)際的布置。連結(jié)不同光路的示意性組件也可采用其它布局。
光源32(即短弧光氙燈、石英鹵燈、汞蒸汽/長弧光氙燈等)發(fā)射被準(zhǔn)直到波束源50上的光，該光束向左側(cè)傳播，其包含可見、紅外和紫外光的波譜。(大部分光源包含以上所有波長的光；但是其中的比例有所不同。見圖9&9A所示的不同類型的光源)。根據(jù)應(yīng)用的要求，燈源可以是任何適于產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的裝置。光源的特點(diǎn)可以修改成適于特定的應(yīng)用。
人眼可以看見的可見光處于400～700nm的波長范圍(這是眾所周知的，并可以從參考書或大學(xué)教材中查得，也可見圖10的光適應(yīng)響應(yīng)曲線)。200nm～400nm的非可見波段稱作紫外區(qū)，700nm～1500nm的非可見波段稱作紅外區(qū)。紅外波段(大于700nm)和紫外波段(小于400nm)所提供的輻射光能量的瓦數(shù)對(duì)系統(tǒng)的光學(xué)元件是有害的，但對(duì)普通的人眼沒有危害(見圖10的光學(xué)響應(yīng)曲線)。因?yàn)檫@個(gè)原因，從光源32發(fā)出的準(zhǔn)直光束50向左導(dǎo)向反射鏡33，該反射鏡是一種二向色/薄膜電介質(zhì)反射鏡。二向色/薄膜電介質(zhì)反射鏡能夠起濾波器的作用。一般地，這些類型的反射鏡構(gòu)造成透射(即通過)所有波長長于(或短于)參考波長的光并反射非透射的光。反射鏡33的反射和透射特性示于圖12。
照射到前表面涂層的波長小于700nm的光被向下反射90°到反射鏡35(見圖8)。源光束50(波長大于700nm)的紅外部分141透過反射鏡33并照射到圖中161表示的光束阻擋吸收器。光束阻擋吸收器161可以由一塊黑色鋁材(最好帶有翅片以便于輻射熱量)構(gòu)成，該鋁材吸收源光束50的紅外波長并再以熱量的形式發(fā)出吸收的能量，這些吸收的能量可以載離系統(tǒng)并且不要將其引到有生命的成份中?；蛘?，也可以在黑色鋁塊的地方采用其它合適的設(shè)施來吸收紅外波長。另外，可以采用除二向色/薄膜電介質(zhì)反射鏡33以外其它合適的分離或?yàn)V除源光束50紅外成份的設(shè)施。
產(chǎn)生新源光束55的源光束50的其余波長被反射鏡33向下反射90°并照射到反射鏡35的前表面。當(dāng)利用反射鏡33時(shí)，反射鏡35形成一個(gè)濾波器，使得產(chǎn)生新源光束57的源光束55的可見部分(430-700nm的波長，見圖13A)透射到反射鏡35光路的一個(gè)偏振器立方體36。源光束55的紫外部分37(波長小于439nm)向左反射90°到光束阻擋吸收器161。(反射鏡33和35的特性曲線示于圖12和13)?；蛘?，在二向色/薄膜反射鏡35和光束阻擋吸收器161的位置處也可以設(shè)置用于分離并吸收源光束紫外成份的其它設(shè)施。
接著，源光束57導(dǎo)向用于把源光束57起偏成兩個(gè)正交偏振光束的設(shè)施36。在本發(fā)明圖8所示的實(shí)施例中，偏振器立方體36用于把源光束57分成P偏振光52和S偏振光54。顯然，當(dāng)偏振器立方體是所提到的偏振片或是一塊其上沉積有薄膜偏振涂層的玻璃、或是一塊薄膜偏振層夾在玻璃之間的夾層玻璃時(shí)，這些偏振器立方體也可以用于構(gòu)成本系統(tǒng)。
本發(fā)明實(shí)施例中示出的一種合適的偏振器立方體36，在現(xiàn)有技術(shù)中是一種已知的雙折射偏振器。特別是用于本申請(qǐng)中的偏振器稱作MacNeille偏振器，其在2,403,731和2,449,287號(hào)專利中有所描述，以上已做了一般性地討論。
如果按薄膜MacNeille偏振器構(gòu)造，偏振器36由于薄膜涂層會(huì)對(duì)光譜的紫外和紅外部分非常敏感；因而在光束進(jìn)入到偏振器立方體36之前，通過反射鏡33濾除的波長是有益的。這是因?yàn)樽贤夤鈱?dǎo)致內(nèi)涂層的衰減，紅外光導(dǎo)致偏振器36中形成過熱。偏振器涂層開始吸收425nm以下的能量，將有損于涂層的效率。(見圖11，合適的偏振器立方體36的波長響應(yīng)圖)。偏振器36把源光束57起偏成兩個(gè)正交的偏振光束52和54，二者具有相等的截面積但不同的偏振方向。P偏振光52直線傳播照射到反射鏡40，在那兒被向左偏轉(zhuǎn)90°。源光束立方體36的另一個(gè)偏振成份、源光束的S偏振部分、即光束54從偏振器立方體36的偏振涂層的斜切面向左偏轉(zhuǎn)45°。此S偏振光54通過半波偏振延遲器38、或通過從涂層反射鏡42、44和46反射被轉(zhuǎn)換或改變成P偏振光的偏振方向。
前面已經(jīng)對(duì)半波延遲器38的要求以及從反射鏡42、44、46的反射和規(guī)范要求進(jìn)行了一般性地討論。
半波延遲器38因而產(chǎn)生一個(gè)第二P偏振光束56。第二P偏振光束56照射到反射鏡42并向下偏振90°，在那兒被反射鏡44和46向左反射。反射鏡40、42、44和46是前表面寬波段反射鏡，將保持光束的P偏振方向。此外這些反射鏡40、42、44和46的反射表面一般是矩形形狀，使得從其反射的光束一般也是矩形。這使得最終形成的單偏振光束一般也具有矩形的外形結(jié)構(gòu)，以便與LCD的光孔匹配。這樣最終的單偏振光束30為其原始尺寸的兩倍，并具有與LCD相同的矩形面積，其將繼續(xù)入射并處于一種偏振狀態(tài)，即P偏振。
或者，在偏振器立方體36的位置可以使用任何其它合適的設(shè)施以產(chǎn)生正交偏振光束(52，54)。另外，還可以設(shè)置除半波延遲器38以外的設(shè)施轉(zhuǎn)變(或改變)光束之一54的偏振方向，如從涂敷反射鏡42、44、46的反射。而且也可以使用除反射鏡40、42、44和46以外的其它設(shè)施合并偏振光束52和56。最后可以把反射鏡40、42、44和46放置成其它的布局以產(chǎn)生最終的單偏振光束30，光束30的形狀與LCD的矩形外形或LCD光孔匹配。
此時(shí)，矩形偏振光束30入射到反射鏡80的涂層表面(其相當(dāng)于濾光裝置的作用)，在那兒被分成兩束光132、134；光束132以90°角向上偏轉(zhuǎn)(如圖8所示)，并且光束134繼續(xù)向左經(jīng)反射鏡80。向上傳播的偏轉(zhuǎn)光束132是一種包含600～700nm(可見光譜的紅色部分)波長的光束，或者是一種包含光譜的預(yù)定部分的光束，并處于P偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。此時(shí)，光束132照射到用作第二濾光裝置的反射鏡82上。圖14表示反射鏡80和82的反射特性。很明顯，這些反射鏡選擇成反射可見光譜的紅色部分，并且允許小于600nm的波長或光譜的其它預(yù)定部分通過。反射鏡82還濾除偏轉(zhuǎn)光束132，從而使得其與所需的CIE響應(yīng)匹配獲得良好的色彩平衡(見圖10A & 10B)。作為一個(gè)例子，反射鏡82的反射鏡曲線(圖14)可以向右平移，從而可通過615nm以下的波長或是光譜的其它預(yù)定部分，并使偏轉(zhuǎn)光束呈現(xiàn)對(duì)人眼較深的紅色。任何“無用”波長將穿過反射鏡82并照射到紅色光束阻擋部分136，而有用波長以90°的角向左偏轉(zhuǎn)，在那兒通過第一LCD，該LCD稱作紅色LCD 138。光束阻擋部分136可以按照與前述的光束阻擋吸收器161相同的方式制作。
紅色LCD 138(以及綠色LCD 140和藍(lán)色LCD 142)為一種可改變其雙折射、由此改變通過其的光電場矢取向的類型，其以棋盤布局形成，帶有各個(gè)象素100(見圖2A)。紅色LCD138通過電子線路驅(qū)動(dòng)，其中每個(gè)單元根據(jù)所需顯示的圖象旋轉(zhuǎn)電場的矢量而改變各自的亮部(通過“扭曲”或旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)狀態(tài)而改變，見圖2A，或通過施加電壓改變)。投影圖象的分辨率將依賴于LCD中的單元數(shù)。320水平象素×240垂直象素的顯示將產(chǎn)生76,800象素的顯示。典型的電視機(jī)為115,000象素。因而，已通過紅色LCD 138的紅色偏轉(zhuǎn)光束132此時(shí)是一束改變的紅色光束144，其包括一種用于顯示器各個(gè)象素的組合偏振態(tài)，通過驅(qū)動(dòng)電子線路可使每個(gè)象素具有預(yù)定取向的電場矢。正如此后更全面的解釋一樣，各個(gè)象素偏振狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)量將最終決定該象素有多少光通過所有路程并最終照射到用于顯示的顯示屏。在這一點(diǎn)上，更改的紅色光束144照射到反射鏡92上并以90°角向上偏振。反射鏡92的目的在于合并改變的紅色光束144和改變的綠色光束152(如圖8所示)。反射鏡92因而用作合并裝置。反射鏡92的響應(yīng)曲線示于圖16。最好反射鏡92不改變改變的紅色光束144或照射到其上的任何光束(即改變的綠色光束152)的偏振狀態(tài)。
然后，偏振(從反射鏡92)的改變的紅色光束144繼續(xù)穿過反射鏡90，反射鏡90能通過大于515nm的任何波長(見圖17)，或能夠通過光譜的其它預(yù)定部分。反射鏡90的目的是將改變的紅色光束144和改變的綠色光束152與改變的藍(lán)色光束160合并。因此反射鏡90也用作一種合并裝置。反射鏡90最好不改變?nèi)魏握丈涞狡渖系墓馐钠駹顟B(tài)(電場矢的取向)。改變的紅色光束144通過反射鏡90之后繼續(xù)入射到被稱作偏振檢偏器146的最后偏振器上。偏振檢偏器146也可以是按照MacNeille偏振器構(gòu)成的偏振器立方體，或者如上所述是在一塊玻璃上或夾在兩片玻璃之間構(gòu)成的偏振器立方體。每個(gè)象素光束的P取向的電場矢將穿過偏振檢偏器146進(jìn)入到投影透鏡148，并根據(jù)投影透鏡148的放大率作為光束178的一部分投向顯示屏(見圖8)。改變的紅色光束144中不是P矢量成份的矢量成份將被偏振檢偏器146向左偏振并被光束阻擋器150接收。圖1B是表示一個(gè)具體的矢量成份如何被分成兩個(gè)成份的圖解示意圖，其中每個(gè)成份具有不同的電場矢。光束阻擋器150可以按照前述光束阻擋吸收器161相同的方式制成。這樣，觀察面的紅光強(qiáng)度直接與改變的紅色光束的電場矢的旋轉(zhuǎn)量成正比。
再來看單偏振態(tài)的矩形光束30，該光束入射到反射鏡80的涂層，在那兒被分成兩束132、134。紅色光束132被向上偏轉(zhuǎn)，其它的光束、藍(lán)色綠色光束134通過反射鏡80繼續(xù)向左傳播。穿過反射鏡80并向左傳播的藍(lán)綠光束134是一束包含415nm～600nm波長(可見光譜的藍(lán)綠光部分)的或光譜其它預(yù)定部分以及處于P偏轉(zhuǎn)態(tài)的光束。反射鏡80的響應(yīng)曲線示于圖14。接下來，藍(lán)綠光束134照射到反射鏡84的表面涂層，并且光束的綠色部分154(500-600nm，或光譜的其它預(yù)定部分)向上偏轉(zhuǎn)90°到綠色LCD140，同時(shí)，光束的藍(lán)色部分156(425-500nm，或光譜的其它預(yù)定部分)繼續(xù)穿過反射鏡84并向左通向反射鏡86。反射鏡84用作一個(gè)綠色裝置，它的響應(yīng)曲線示于圖18。
綠色光束154穿過綠色LCD。每個(gè)LCD單元根據(jù)所需顯示的圖象，通過旋轉(zhuǎn)電場矢的取向而改變綠色光束的各個(gè)部分。因而，通過綠色LCD 140的更改的綠色光束152是一束更改的、包括顯示器各個(gè)象素偏轉(zhuǎn)方向組合的綠色光束152，每個(gè)象素通過驅(qū)動(dòng)電子線路而具有電場矢的預(yù)定取向。各個(gè)象素的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)量將最終決定該象素有多少光通過偏轉(zhuǎn)檢偏器146的全程并最終照射到用于顯示的顯示屏(圖8中未示出)。在這一點(diǎn)上，改變的綠色光束152照射到反射鏡92。如前所述，反射鏡92的目的是合并改變的綠色光束152和改變的紅色光束144(見圖17)。改變的綠色光束152通過反射鏡92并向上傳播。反射鏡92不改變改變的綠色光束152或其它照射到其上的任何光束(改變的紅色光束144)的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
然后，改變的綠色光束152繼續(xù)通過反射鏡90，這是因?yàn)榉瓷溏R90能通過任何波長大于501nm的光(見圖17)或者光譜的其它預(yù)定部分。如前所述，反射鏡90的目的是將改變的藍(lán)色光束160(見圖16關(guān)于反射鏡的響應(yīng)曲線)以及已經(jīng)合并的改變的光束144和152進(jìn)行合并。最好反射鏡90不改變?nèi)魏稳肷淦渖匣驈钠浯┻^的光束的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
穿過反射鏡90之后，改變的綠色光束152繼續(xù)穿過偏振檢偏器146。改變的綠色光束152對(duì)每個(gè)象素的任何P偏振部分的光將穿過檢偏器146進(jìn)入到投影透鏡148，并根據(jù)投影透鏡的放大率成為投向顯示屏(未示出)的光束178的一部分。改變的綠色光束152中非P偏振成份(S成份)的矢量成份將被檢偏器146向左偏轉(zhuǎn)并被光束阻擋器150吸收。這樣觀察面處綠色光的強(qiáng)度直接與綠色光束電場矢的旋轉(zhuǎn)量成正比。
再來看照射到反射鏡84的涂層表面并被分成兩束光154、156的藍(lán)綠光束，綠色光束154向上偏轉(zhuǎn)90°，藍(lán)色光束156繼續(xù)穿過反射鏡84向左。穿過反射鏡84向左的藍(lán)色光束156是一束包含415nm～500nm波長(可見光譜的藍(lán)色部分)或光譜的其它預(yù)定部分的光束，其為P偏振態(tài)。藍(lán)色光束156繼續(xù)向左傳播并照射到反射鏡86的表面涂層(反射鏡86可以是一個(gè)正面寬帶反射鏡；但藍(lán)色光必須保持P偏振態(tài))，并且藍(lán)色光束(415-500nm，或者光譜的其它預(yù)定部分)被向上偏轉(zhuǎn)90°指向反射鏡88。反射鏡84的波長響應(yīng)曲線示于圖15。
此時(shí)，從反射鏡86反射的光束156入射到反射鏡88上以進(jìn)一步濾光。進(jìn)一步地濾光可以通過反射鏡88對(duì)藍(lán)色光束156進(jìn)行，使得其與良好色彩平衡所需的CIE響應(yīng)(見圖10A，10B)相匹配。例如，反射鏡88可以構(gòu)造成一種曲線如圖18所示的反射鏡，曲線向左平移，這樣可透射495nm以上的波長或光譜的其它預(yù)定部分，并使光束對(duì)人眼顯現(xiàn)更深的藍(lán)色。任何“無用”波長將穿過反射鏡88并入射到藍(lán)色光束阻擋物158，同時(shí)有用光束向右90°偏轉(zhuǎn)，在那兒穿過藍(lán)色LCD142。藍(lán)色光束阻擋物158可以按照與前述的光束阻擋吸收器161相同的方式構(gòu)建。如前所述，反射鏡88不改變藍(lán)色光束156的偏振狀態(tài)，這一點(diǎn)是很重要的。藍(lán)色光束156的藍(lán)色部分穿過藍(lán)色LCD 142。每個(gè)單元通過根據(jù)希望顯示的圖象旋轉(zhuǎn)電場矢來改變各個(gè)光部分。因而，已經(jīng)通過藍(lán)色LCD 142的改變的藍(lán)色光束160此時(shí)是一束改變的藍(lán)色光束，其包括顯示器各個(gè)象素偏振方向的組合，每個(gè)象素通過驅(qū)動(dòng)電子線路而具有預(yù)定的電場矢取向。各個(gè)象素的偏振狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)量最終決定有多少光能通過并全程最終照射到用于顯示的屏幕(圖8中未示出)上。在此點(diǎn)上，改變的藍(lán)色光束160照射到反射鏡90并向上反射90°，從而與改變的紅色光束144和改變的綠色光束152合并。反射鏡90允許任何小于500nm的波長或光譜的其它預(yù)定部分被反射。反射鏡90不改變改變的藍(lán)色光束160或任何照射到其上的其它光束的偏振狀態(tài)，這一點(diǎn)很重要。此時(shí)改變的藍(lán)色光束160繼續(xù)入射到檢偏器146。每個(gè)象素光束中為P偏振成份的矢量成份將穿過檢偏器146進(jìn)入到投影透鏡148，并根據(jù)投影透鏡的放大率朝著屏幕投射成光束178的一部分。改變的藍(lán)色光束160中非P矢量成份的矢量成份(S矢量成份)將被檢偏器146向左偏轉(zhuǎn)并被光束阻擋物150吸收。光束阻擋物150可以按照前述光束阻擋吸收器161的方式制造。因而藍(lán)色光束在觀察面的強(qiáng)度直接與藍(lán)色電場矢的旋轉(zhuǎn)量成正比。
在此點(diǎn)上，顯示的所有顏色(紅、綠和藍(lán))穿過了系統(tǒng)和投影透鏡148投影到顯示屏(圖8中未示出)上。它們?cè)诟髯皂敳亢喜?，產(chǎn)生一個(gè)具有校正的色彩平衡的象素化圖象。
投影透鏡148既可以是一個(gè)單透鏡也可以是一個(gè)在顯示屏上產(chǎn)生良好聚焦圖象的透鏡組。在該系統(tǒng)中有一個(gè)后焦點(diǎn)，其距離等于從透鏡的后面到LCD 138、140、142中每一個(gè)的距離。所有這三個(gè)LCD都做成距離相等。
因而，要聚焦并對(duì)齊本系統(tǒng)，必須首先投射一種顏色而沒有其它的顏色。投射完成并聚焦圖象后再沿著第一種顏色投射第二種顏色，空間移動(dòng)第二彩色LCD以在第一彩色象素的頂部產(chǎn)生一個(gè)明晰的圖象或象素。然后將第二種顏色的整個(gè)圖象與第一種顏色的整個(gè)圖象對(duì)齊，從而在大小、聚焦和準(zhǔn)直上完好匹配。
接下來再截止或阻擋第二種顏色并再沿著第一種顏色投射第三種顏色，空間移動(dòng)第三彩色LCD以在第一彩色象素的頂部產(chǎn)生一個(gè)明晰的圖象或象素。再將第三種顏色的整個(gè)圖象與第一種顏色的圖象對(duì)齊，從而在大小、聚焦和準(zhǔn)直上完好匹配。
然后開啟所有的顏色，將圖象投射成光束178，并在此時(shí)做最后的調(diào)節(jié)。
可以判斷性地實(shí)施對(duì)可用于反射鏡82和88的波長進(jìn)行選擇，使得可以不用重新設(shè)計(jì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的條件下，通過調(diào)節(jié)不同燈的色彩平衡來實(shí)現(xiàn)最后輸出的彩色平衡(見圖10A和10B)。
當(dāng)投影圖象時(shí)，當(dāng)投影透鏡到顯示屏的距離增大到大約10英尺(約305cm)的距離時(shí)，圖象的亮度出入意料地增大。在大約10英尺(約305cm)的范圍內(nèi)，圖象在放大時(shí)也同時(shí)變亮，不象以前那樣變暗。發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)注意到，投影透鏡148和每個(gè)LCD 138、140和142之間的光路長度大約為13.5英寸(約34cm)。圖8中所示的部件如圖8所示布置成平面，并由大約24×36英寸(大約61cm×92cm)的矩形包圍。
雖然此現(xiàn)象沒有完全弄清楚，但相信這種特有的效果是由光的偏振性質(zhì)和投影光波的破壞性干涉產(chǎn)生的。我們認(rèn)為，當(dāng)圖象較小時(shí)，在很小的區(qū)域中干涉出很多的波節(jié)點(diǎn)，因而減少了到達(dá)平面的光。當(dāng)圖象被放大時(shí)波節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步隔開并且出現(xiàn)的干涉較少。在某種尺寸時(shí)不發(fā)生干涉，這樣當(dāng)距離增大時(shí)圖象的亮度(以流明/平方米或流明/平方英尺為單位)隨著更多的放大而減小。
我們認(rèn)為此時(shí)，在此投影儀而非以前的投影儀中發(fā)生此種現(xiàn)象的原因是投影光束178的單偏振態(tài)。本投影儀采用相同偏振器來使整個(gè)光路具有相同的偏振態(tài)，而以前的投影儀對(duì)每個(gè)LCD使用不同的偏振器，從而使電場矢的排列出現(xiàn)不同。
實(shí)例根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的系統(tǒng)的效率與利用吸收型偏振器對(duì)LCD顯示器照明的現(xiàn)有系統(tǒng)的效率對(duì)比分析如下參見圖8。
實(shí)例1現(xiàn)有的吸收型偏振器(柯達(dá)或夏普投影儀)光源發(fā)射的光通量＝L光環(huán)的面積＝Aiir＝πr2LCD的光孔面積-ALCD＝長度×寬度＝6d×8d＝0.48d2＝0.48(2r)2＝0.48(4r2)＝1.92r2(對(duì)于一個(gè)3∶4∶5的LCD)。
由于LCD光孔而入射到LCD上的光的百分比＝ALCD/Acir＝1.92r2/πr2＝61.1％吸收偏振器通過的光的百分比＝總光量％-吸收量％＝100％-70％＝30％照射到LCD上的光量＝燈的光輸出量*由于LCD光孔而入射到LCD上的光的百分比*偏振器通過的光的百分比＝L*0.611*0.30對(duì)于發(fā)射1000流明和用于1英寸長對(duì)角線的LCD的燈，經(jīng)LCD入射的光＝1000*0.611*0.30＝183流明。
當(dāng)然，這些分析并不解決系統(tǒng)的其它低效問題，如第二塑料起偏器的效率，燈光的會(huì)集效率，或系統(tǒng)中LCD的透射效率。
實(shí)例2本發(fā)明的系統(tǒng)(圖8)光源發(fā)射的光通量＝L光環(huán)的面積＝Acir＝πr2LCD的光孔面積ALCD＝長度×寬度＝6d×8d＝0.48d2＝0.48(2r)2＝0.48(4r2)＝1.92r2(對(duì)于一個(gè)3∶4∶5的LCD)由于LCD光孔而入射到LCD上的光的百分比＝ALCD/Acir＝1.92r2/πr2＝61.1％通向LCD的光的百分比＝入射到LCD上的光的百分比/入射到LCD光孔上的光百分比＝ALCD/Acir＝1.92r2/πr2＝61.1％ 起偏器的效率＝(0.611*0.97)*100＝59％因此，對(duì)于發(fā)射光通量1000流明的燈和一英寸長對(duì)角線的LCD，入射到LCD的光通量為1000*0.59或590流明。
這對(duì)于現(xiàn)有的系統(tǒng)給提高大于3.2倍。
參見圖8A，用相同的部件對(duì)圖8進(jìn)行功能性的描述，但為了簡單起見省去部件的標(biāo)號(hào)。根據(jù)功能將這些部件劃分成組，但也可根據(jù)需要在組中替換、去除或加入其它的部件。圖8A所示為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法所涉及的步驟。
在圖8和8A中，光源32、反射器41、準(zhǔn)直透鏡43、反射鏡33、反射鏡35和光束阻擋器161一起工作，詳情如以上參考圖8所述，產(chǎn)生用于投影儀的光束57。
如以上參考圖8所述，當(dāng)光束57經(jīng)過起偏裝置36時(shí)即可完成對(duì)光束57的初始的分解，并且光束57被初始分成兩束正交的偏振光束52、54。初始的分解還包括通過使光束經(jīng)過半波延遲器而使光束延遲，產(chǎn)生一束偏振狀態(tài)與光束52相同的光束56。
當(dāng)兩光束分別從形成裝置40、42、44和46反射時(shí)就形成了光束30，成為如圖5所示的單光束30，詳情參見上面的圖3、3A和3B所述。形成裝置40、44、46也可采用除圖3和3B以外的其它布局也是可以的。而且形成裝置40、44、46的形狀和布局可以做成能產(chǎn)生一個(gè)矩形或正方形光束，或是任何其它所需的幾何形狀。
如關(guān)于圖8所述，光束的分離通過使該光束經(jīng)過分離裝置80、84、86而實(shí)現(xiàn)。形成的偏振光束30遇到分離裝置80后，在此被分成兩束光132、134。偏轉(zhuǎn)的光束132向上穿行。而光束134則照射到分離裝置84，并在那兒被分成兩束光154、156。偏轉(zhuǎn)的光束154向上穿行。而光束156則照射到分離裝置86，這里偏轉(zhuǎn)的光束154向上穿行。
通過使光束穿過LCD 138、140、142或其它合適的改變裝置而實(shí)現(xiàn)分離光束的改變，如關(guān)于圖8所述。每個(gè)光束都穿過其各自的LCD。每個(gè)液晶盒根據(jù)要顯示的圖象通過旋轉(zhuǎn)電場矢量的取向而改變光束的各個(gè)部分。這樣，已通過LCD的、改變的光束是一束包括顯示器各個(gè)象素偏振組合的、改變的光束，每個(gè)象素通過驅(qū)動(dòng)電路而具有預(yù)定取向的電場矢。各個(gè)象素偏振狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)量將最終決定該象素有多少光穿過起偏裝置146中的整個(gè)路徑并最終到達(dá)用于顯示的屏幕(圖8A中未示出)。
光束132、156的調(diào)節(jié)通過使光束穿過調(diào)節(jié)裝置或反射鏡82、88和光束阻擋器136、158而完成。任何“無用”波長將穿過反射鏡或調(diào)節(jié)裝置82、88并入射到光束阻擋器136、158，而有用波長則以90度偏向各個(gè)LCD。光束阻擋器136、158可以按照前述光束阻擋吸收器161的方式制造，如以上關(guān)于圖8的描述。
光束144、152和160的合并通過使光束經(jīng)過合并裝置或反射鏡90、92而完成。如果需要，這些合并裝置也可通過其波束透過/反射特性用于調(diào)節(jié)。改變的光束134穿過合并裝置或反射鏡92，同時(shí)改變的光束144從合并裝置92偏振，合并裝置92用于把兩束光144、152合并成單束光。最好合并裝置92不改變?nèi)魏稳肷涞狡渖匣驈钠浯┻^的光束的偏振狀態(tài)。此合并光束穿過反射裝置90。最好合并裝置90不改變?nèi)魏稳肷涞狡渖匣驈钠浯┻^的光束的偏振狀態(tài)。合并裝置或反射鏡90把合并的改變的光束144、152與改變的光束160合并成單束合并的改變的光束，如以上關(guān)于圖8的描述。
在光束被合并成單束光之后，將其導(dǎo)向分解裝置，在那兒經(jīng)過偏振分束器146分解成兩束光，所需的分開的光束通向投影裝置148，如參考圖8的詳細(xì)描述。
投影裝置148既可以是一個(gè)單透鏡，也可以是一個(gè)透鏡組，只要在屏幕上產(chǎn)生一個(gè)良好的聚焦圖象即可。它有一個(gè)后焦點(diǎn)，其焦距與從透鏡后部到系統(tǒng)中改變裝置138、140、142中的一個(gè)裝置的距離相等。此距離對(duì)于所有的三個(gè)改變裝置均相同。
雖然以上參考優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述和具體的展示，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下可以做各種形式及細(xì)節(jié)上的改變。
參見圖8B，它是如圖8所示的另一彩色LCLV投影儀的另一實(shí)施例。圖8B是屬于Seiko Epson Corp、發(fā)明人為Yajim等人的美國專利US4,909,601的一種改進(jìn)，其使用一種全新的單偏振光方法和系統(tǒng)。圖8B中的另一實(shí)施例使用本發(fā)明不同的光路布置。如結(jié)合圖8所述，形成一束用于光學(xué)系統(tǒng)中的偏振白光30。這里，白光照射到反射鏡80上并被分成兩束，一束紅光132和一束藍(lán)綠光134。光束132前行，入射到反射鏡82并向左偏轉(zhuǎn)(如圖8B所述)穿過LCD138。此時(shí)，電場矢量的取向響應(yīng)于形成光束144的控制信號(hào)輸入裝置(見圖19)而旋轉(zhuǎn)。然后光束144從二色合束器93特別是二色表面94偏轉(zhuǎn)，并向上反射(如圖8B所示)經(jīng)過檢偏器146。這里，紅色光束1 44按照P和S矢量成份分離，P矢量通過檢偏器146，S矢量成份向左偏轉(zhuǎn)照射到光束阻擋器150。再看光束134，藍(lán)綠光134照射到二向色鏡84并被分成綠色光154和藍(lán)色光156。綠色光154向上偏轉(zhuǎn)(如圖8B所示)穿過綠色LCD 140，這里，其響應(yīng)于信號(hào)輸入裝置(見圖14)而改變電場矢量的取向。改變的綠色光152進(jìn)入二色合束器93并穿過表面94和96。該光束繼續(xù)穿入檢偏器146。P矢量成份穿入到投影透鏡148，S矢量成份向左轉(zhuǎn)向并照射到光束阻擋器150。再來看藍(lán)色光束156，該光束從反射鏡86向上偏轉(zhuǎn)(如圖8B所示)，這里，其照射到二向色鏡88并向右偏轉(zhuǎn)通入LCD 142。這里，其響應(yīng)于控制信號(hào)輸入裝置(見圖19)而改變電場矢量的取向并形成藍(lán)色光束160。然后藍(lán)色光束160進(jìn)入二色合束器93并通過表面96向上偏轉(zhuǎn)(如圖8B所示)進(jìn)入檢偏器146。這里藍(lán)色光束160按照P和S矢量成份分離，光束160的P矢量成份穿過檢偏器146到達(dá)投影透鏡148，光束160的S矢量成份向左偏轉(zhuǎn)(如圖8B所示)照射到光束阻擋器150。
再來看圖8C，圖中示出了圖8所示彩色LCLV投影儀的另一實(shí)施例。圖SC是屬于North American Philips Corp.的發(fā)明人為McKechnie等人的美國專利US4,864,390的一種改進(jìn)，使用一種新的新穎的單偏振光方法和系統(tǒng)。圖8C所示的另一實(shí)施例除了從各LCD到光源的光程精確地相同并且從各LCD到合束器和輸出透鏡的的光程相同之外，與圖8的功能相同。此系統(tǒng)的操作和功能與圖8所示的系統(tǒng)相同。還應(yīng)理解，圖8C可以具有復(fù)制的LCD光路布置并用作第二調(diào)制子系統(tǒng)，以產(chǎn)生輸入到偏轉(zhuǎn)合束器146的光束，形成一個(gè)與圖20、20A、20B所公開的3D投影儀相同的3D投影儀。
現(xiàn)參見圖8D，該圖示出了圖8所示彩色LCLV投影儀的另一實(shí)施例。圖8D是對(duì)屬于Seiko Epson Corp的發(fā)明人為Kamakura等人的美國專利US4,850,685和屬于Matsushita Electric Industrial Co.的發(fā)明人為Kiyatake等人的美國專利US4,943，154的一種改進(jìn)，其使用一種新的單偏振光方法和系統(tǒng)。圖8D中的另一實(shí)施例與圖8的操作和功能精確地一致，除了用被合并的分束器和合束器93代替分開的二色分束器和合束器80、82和84之外。根據(jù)這里公開的實(shí)施例，將會(huì)理解可以復(fù)制分束和合束系統(tǒng)以產(chǎn)生另一光束，其入射到檢偏器146中，產(chǎn)生一個(gè)功能操作與圖20～20B所示的系統(tǒng)相同的3D投影儀。
參見圖8D，可進(jìn)一步知道，白色源光束30照射到第一二色彩色分束器93并被分解成紅色光束132、綠色光束154和藍(lán)色光束156。綠色光束154通向綠色LCD 140，并響應(yīng)于控制裝置的輸入而改變其各個(gè)部分電場矢量的取向，形成改變的綠色光束152。然后此改變的綠色光束152電場矢量取向不變地通過合束器93，并按照P成份和S成份在檢偏器146處被分開，P矢量成份穿過投影透鏡148，S成份向上反射到光束阻擋器150，并在那兒被吸收。再來看紅色光束132，該光束從反射鏡83向左偏轉(zhuǎn)(如圖8D所示)到反射鏡82，并從反射鏡82向下偏轉(zhuǎn)(如圖8D所示)到LCD 138。穿過LCD 138之后，光束132各個(gè)部分的電場矢量取向改變并形成改變的紅色光束144。改變的紅色光束144向左(如圖8D所示)從表面94偏轉(zhuǎn)到檢偏器146。這里改變的紅色光束按照P和S成份分離，P成份通到投影透鏡148，S成份向上偏轉(zhuǎn)到光束阻擋器150。再來看從表面82偏轉(zhuǎn)的光束132，這里還可以進(jìn)行濾光，使所需的波長通向左側(cè)(如圖8D所示)從而被光束阻擋器136吸收。再來看從第一二色分束器93出來的藍(lán)色光束156，該光束從表面96向下偏轉(zhuǎn)并從表面86偏向左側(cè)(如圖8D所示)。然后藍(lán)色光束156從反射鏡88向上偏轉(zhuǎn)經(jīng)過藍(lán)色LCD142。然后LCD142響應(yīng)于控制信號(hào)輸入裝置(見圖19)通過改變電場矢量的取向而改變藍(lán)色光束142的各個(gè)部分，并形成改變的藍(lán)色光束160。然后，藍(lán)色光束160從表面96向左反射并通過檢偏器146。這里，藍(lán)色光束160被分成P和S成份，P成份通向透鏡148，S成份向上偏轉(zhuǎn)(如圖8D所示)，并由光束阻擋器150吸收。
再返回到藍(lán)色光束156，當(dāng)該光束照射到反射鏡88時(shí)，可以對(duì)通向左側(cè)(如圖8D所示)從而被光束阻擋器158吸收的藍(lán)色光束156的無用波長進(jìn)行濾光，而所需的波長則向上偏轉(zhuǎn)。
彩色LCLV投影儀的另一實(shí)施例示于圖8E～8G。圖8E中的另一實(shí)施例利用獨(dú)立光源170、172和174形成一束用于通過LCD138、140和142改變電場矢量取向的光束。圖8E和8F中的這些光源170、172和174可以有不同的形式和功能。這些光源包括一個(gè)以矩形形狀形成的二極管線性陣列矩陣、固體激光器平面矩陣、LED發(fā)光二極管等，而在圖8G中，光源170a，172a和174a可以是單束輸出的激光束，輸出光被轉(zhuǎn)變成一個(gè)被LCD 138、140和142所用的矩形。光源分別形成光束194、196和198。在圖8E中，每個(gè)光束都具有經(jīng)LCD 138、140和142改變的各個(gè)部分，該LCD 138、140和142用于改變各個(gè)部分的電場矢量取向，改變的光束144、152和160在二色合束器裝置93中被合并，形成具有多個(gè)部分的單束共線光束。然后此共線光束通向檢偏器146，在那兒把各個(gè)部分分成P和S成份，S成份被向左偏轉(zhuǎn)到光束阻擋器150，P成份通向投影透鏡148，在那兒顯示到屏幕(圖8E中未示出)上。
彩色LCLV投影儀的另一實(shí)施例示于圖8F。這里，二色合束器93已用兩個(gè)單獨(dú)的二向色鏡90、92代替，其用于把三束單獨(dú)的光束合并成單共線光束。
在圖8G所示的另一實(shí)施例中，光源170a、172a、174a是單束輸出激光，如氣體激光器中的輸出激光。該輸出被轉(zhuǎn)變成矩形輸出。圖8G其余部分的功能和操作與圖8E精確地一致。
這里舉例而非限定性地說明，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的系統(tǒng)和方法具備下列結(jié)果以及優(yōu)于現(xiàn)有的用于LCLV投影儀的照明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
產(chǎn)生的矩形單束偏振光將有效地充滿LCD顯示器的孔徑，因而使LCD投影儀的光輸出最大化。
在LCD顯示器的所得光束的發(fā)散性比用其它合并法、如US4,913,529中公開的方法的發(fā)散性小。
本發(fā)明的系統(tǒng)能夠使投影儀利用更亮的光源進(jìn)行投影，因而能使觀看投影的人看到較高環(huán)境光水平的投影源。
利用本發(fā)明的系統(tǒng)，投影將更亮更輕。
利用本發(fā)明的系統(tǒng)，由于光源效率更高，投影儀耗能較少。
利用本發(fā)明的系統(tǒng)，投影到大屏幕電視上的影像更易于觀看。
用于制造高分辨率或3D彩色投影圖象的方法參見圖19，圖中示出了用于產(chǎn)生高分辨率或3D彩色投影圖象的方法流程圖。用于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以概括如下產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)直的白光光源；從源光束中分離并吸收紅外和紫外光成份；將源光束起偏并分離成兩束正交的偏振光束；改變兩正交偏振光束之一的偏振方向以產(chǎn)生兩束電場矢量的取向相同的偏振光束，并將每個(gè)單獨(dú)的偏振光束分別導(dǎo)向投影儀的左側(cè)或右側(cè)；把偏振的左側(cè)光束和偏振的右側(cè)光束分成偏振的初級(jí)彩色光束(紅、綠、藍(lán))；進(jìn)一步對(duì)偏振的初級(jí)彩色光束濾光，從而提供色彩平衡；利用單獨(dú)的LCD改變初級(jí)偏振彩色光束的電場矢量取向，其中每個(gè)LCD響應(yīng)于單獨(dú)的信號(hào)輸入裝置；(為了3D收視，用于左側(cè)的信號(hào)輸入裝置對(duì)應(yīng)于左眼圖象，用于右側(cè)的信號(hào)輸入裝置對(duì)應(yīng)于右眼圖象；在兩種情況下(3D或高分辨率)，單獨(dú)的右側(cè)和左側(cè)輸入裝置由適當(dāng)?shù)碾娮泳€路控制裝置66控制。應(yīng)該理解，控制電路66可以把HDTV的視頻信號(hào)分成左眼和右眼視頻信號(hào)。其結(jié)果是能夠利用廣播標(biāo)準(zhǔn)將3D用于HDTV.)；合并改變的初級(jí)偏振彩色光束；把改變的左右側(cè)初級(jí)彩色光束合并成單束的改變光束；按照改變的光束的P和S矢量成份分解合并的光束；把單束的改變光束投影到觀察屏上；(對(duì)于3D收視，觀眾可以配戴特定的眼鏡，該眼鏡上的鏡片用于觀看不同偏振方向的左眼或右眼圖象)。
現(xiàn)參見圖20，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)造的投影儀結(jié)構(gòu)。為了方便起見，圖20用表示光路的位置方向標(biāo)注，實(shí)際的布置并非和這一樣。只要所有的成份在適當(dāng)?shù)墓饴分斜舜藢?duì)齊，也可以采用圖20以外的其它布局。
參見前面的部分，產(chǎn)生一束源光束57入射到偏振器立方體36。偏振器立方體36把源光束57分離并起偏成兩個(gè)正交偏振光束52和54，兩正交偏振光束52和54具有相同的面積和不同的偏振狀態(tài)。P偏振光束52L經(jīng)偏振器立方體36直線傳播入射到投影儀的左側(cè)。源光束57的其它偏振成份，源光束57的S偏振部分以及光束54穿過半波延遲器38，在那兒被轉(zhuǎn)換或改變成P偏振光束52R。然后光束52R通到投影儀的右側(cè)。這樣，投影儀的左側(cè)和右側(cè)利用相同偏振狀態(tài)的光束52L和52R工作?；蛘?，構(gòu)成的投影儀也可利用不同偏振方向的光束工作，即S偏振光。
半波延遲器38可以是已知延遲器一類的光學(xué)元件，用于改變?nèi)肷洳ǖ钠穹较?。利用一個(gè)延遲器可使P偏振光的一個(gè)分量在相位上落后于另一個(gè)分量預(yù)定的量。光從延遲器38出射，兩個(gè)成份的相對(duì)相位不同于其初始的狀態(tài)因而偏振狀態(tài)也不同。已知的半波延遲器是一種產(chǎn)生90度相對(duì)相位差的延遲片?；蛘?，反射鏡可以用于產(chǎn)生適當(dāng)延遲的光束。
以上對(duì)半波延遲器38的要求和規(guī)格做了一般性地討論。另外，也可采用其它任何合適的、用于分解源光束57并用于產(chǎn)生正交偏振光束(52，54)的裝置來代替偏振器立方體36。
下面將對(duì)圖20中由虛線圍起來的投影儀的左右側(cè)進(jìn)行描述。投影儀的左右側(cè)包括分布在相同光路上的相同元件。但是部件有一個(gè)附加的L或R標(biāo)志以便于彼此區(qū)分。簡單地說，左右側(cè)包括用于把白色偏振光束(52R或52L)分成單獨(dú)的初級(jí)彩色光束紅、綠、藍(lán)的裝置(反射鏡80和84)；LCD138、140、142形式的裝置，其響應(yīng)于不同電子線路控制裝置66控制的不同信號(hào)輸入裝置來改變不同初級(jí)偏振彩色光束各個(gè)部分的電場矢量取向(圖19)；和用于合并改變的不同初級(jí)偏振彩色光束的裝置(反射鏡92，90)。
分別由左右側(cè)投影儀形成的兩個(gè)單獨(dú)的光束62L和62R通過一個(gè)偏振檢偏器146(合并和分離裝置)合并及分離，并被投影儀透鏡148投影成收視屏幕(圖20中未示出)上的一光束178。
適當(dāng)?shù)碾娮泳€路控制裝置66(圖19)可用于控制并協(xié)調(diào)輸入到單獨(dú)的左側(cè)和右側(cè)的LCD(130，140，142)的信號(hào)。為了3D收視，電子線路控制裝置可以構(gòu)造成給左側(cè)提供一個(gè)與左眼圖象相對(duì)應(yīng)的視覺圖象，為右側(cè)提供一個(gè)對(duì)應(yīng)于右眼圖象的視覺圖象。另外，左眼圖象和右眼圖象可以彼此疊加或按時(shí)間順序地疊加。例如，如圖20所示，右側(cè)可以通過機(jī)械或電子裝置(未示出)上下移動(dòng)。為了獲得高精度的投影圖象，控制裝置66可以構(gòu)造成給左側(cè)提供一個(gè)視覺圖象，其偏離(即垂直或水平偏離一個(gè)象素)于提供給右側(cè)的視覺圖象。
為了方便起見，投影儀左側(cè)和右側(cè)的同一組件由相同的標(biāo)號(hào)表示。左側(cè)偏振光束52L進(jìn)入左側(cè)投影儀，右側(cè)偏振光束52R進(jìn)入投影儀右側(cè)。左側(cè)的操作如以上對(duì)彩色投影儀部分的描述及圖20中所示。右側(cè)的操作與各個(gè)光束不同位置取向的區(qū)別相同。
此處，由左側(cè)形成的光束62L透射到檢偏器146的底部(只是位置方向)并且按照電場矢量的P和S分量分離。由右側(cè)投影儀形成的光束62R通到檢偏器146的右側(cè)(只是位置方向)并按照電場矢量的P和S分量分離。顯示的彩色光束(紅、綠和藍(lán))通過系統(tǒng)和投影透鏡148，投射到屏幕上；它們彼此合并或疊加，從而產(chǎn)生具有彩色平衡校正的象素化圖象。投影儀的右側(cè)起相同組件的作用方式完全一致。但是在進(jìn)入檢偏器146之前，右側(cè)光束62R的偏振狀態(tài)必須通過半波延遲器39改變，這樣右側(cè)光束62R偏轉(zhuǎn)90度角與左側(cè)光束62L合并。
以上對(duì)投影透鏡148有關(guān)內(nèi)容及其靠近屏幕的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論。
圖21所示為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的投影儀的3D應(yīng)用。如圖21所示，景物70用一個(gè)左側(cè)相機(jī)72和一個(gè)右側(cè)相機(jī)74拍照。左側(cè)相機(jī)72給投影儀81的左側(cè)提供一個(gè)輸入信號(hào)76，而右側(cè)相機(jī)74則給投影儀81的右側(cè)提供一個(gè)輸入信號(hào)78。電子線路控制裝置66(圖19)可以按照前述的描述操作，把這些分開的信號(hào)從左側(cè)輸入76和右側(cè)輸入78輸入到投影儀81中。左側(cè)圖象可以在第一方向上偏振，右側(cè)圖象在不同的方向上偏振。通過使用觀看視鏡220，投影到觀察面或屏幕87上的圖象對(duì)觀察者顯示為3D?；蛘撸瑢⒖刂蒲b置66構(gòu)成為以時(shí)間順序顯示左側(cè)和右側(cè)圖象。無論是否使用視鏡220，這都將產(chǎn)生3D效果。
圖20A中所示的另一實(shí)施例與圖20中的優(yōu)選實(shí)施例相比，除四分之一波延遲器188位于投影透鏡148和檢偏器146之間以外其它都相同。圖20A所示投影儀的另一實(shí)施例可以用于提供一個(gè)圓偏振投影圖象。這可以用于提供例如圓偏振的左側(cè)和右側(cè)圖象，并用圓偏振的玻璃透鏡來觀看3D投影。
圖20B所示為另一實(shí)施例。圖20B的另一實(shí)施例幾乎與圖20A所示的、加入四分之一波延遲器188的另一實(shí)施例相同。但是圖20B的實(shí)施例還包括一個(gè)第二檢偏器190(其上安置一個(gè)半波延遲器39和四分之一波延遲器188)和位于右側(cè)反射鏡90R和檢偏器146之間光路上的抑制光束阻擋器192。第二檢偏器190用于進(jìn)一步解吸、分離和合并改變的彩色光束62R和62L。
在圖20C(彩色LCLV 3D投影儀的另一實(shí)施例)中，其中有兩個(gè)組成部分。每個(gè)組成部分產(chǎn)生一個(gè)如圖8F所示的共線光束。它們?cè)跈z偏器146中合并到一起，如參見圖8F所述。這些合并形式可以是一個(gè)光束與另一個(gè)不同偏振狀態(tài)光束的合并，也可以是一束光束相對(duì)于另一光束移動(dòng)從而大部分光束之間相互偏離，或者彼此疊加。另外，如前所述，定時(shí)光束可以產(chǎn)生出彼此之間暫時(shí)同步的光束或產(chǎn)生能在所需被顯示的信息的不同場之間切換的光束。
圖20D但除了把四分之一波延遲器188插入在透鏡148和檢偏器188之間之外，與圖20C相同。這種可變延遲器用于改變從檢偏器146輸出的分離光束的大部分，使得每個(gè)改變的部分具有不同的電場矢量取向。這樣每個(gè)改變的部分可以顯示在不同的平面上，如包含在屏幕中或圖23所示的立方體175中。
產(chǎn)生高分辨率或3D投影的黑白圖象的方法參見圖22，圖中揭示了另一種高分辨率或3D的黑白投影儀。圖22的黑白投影儀包括一個(gè)用于產(chǎn)生包含白光的準(zhǔn)直源光束50的光源裝置32；以反射鏡33和35以及光束阻擋吸收器161形式存在的分離和吸收裝置，其用于從源光束50中除去并吸收紅外和紫外光；以偏振器立方體36形式存在的偏振裝置，其用于把源光束分成兩束正交光束，P偏振束52和S偏振光束54，S偏振光束偏振90度；半波延遲器38形式存在的偏振狀態(tài)改變裝置，其用于把S偏振光束54的偏振方向改變?yōu)榈诙偏振光束56；采用第一LCD 116形式的第一裝置，其響應(yīng)于輸入的圖象改變第一P偏振光束52的電場矢量的取向，來產(chǎn)生一束改變的第一光束120；采用第二LCD 118形式的第二裝置，其響應(yīng)于輸入的圖象通過改變第二P偏振光束56的電場矢量的取向，來產(chǎn)生一束改變的第二光束；采用第二偏振器立方146形式的合并裝置，其用于合并改變的第一120和第二122光束；采用第二半波延遲器126形式的電場矢量第二取向改變裝置，該第二半波延遲器位于第二LCD 118和第二偏振器立方146之間的光路中，其用于轉(zhuǎn)變第二改變光束122的偏振方向；采用投影透鏡148形式的投影透鏡裝置，其用于把從第二偏振器立方體146出射的光束128作為光束178投影成顯示屏幕(圖22中未示出)上；和控制裝置(圖22中未示出，可參見圖19中的裝置66)，其用于給LCD 116、118提供并控制輸入信號(hào)。
圖22中所示的黑白投影儀采用圖20中的彩色投影儀的方式起作用，只是沒有如前所述的顏色分離和合并。此外，LCD 116、118的照明與前述的方法類似。
從前述描述中可以看出，第一LCD 116和第二LCD 118可以由控制裝置控制，并采用輸入圖象以產(chǎn)生3D的效果或前述高分辨率的圖象。即，對(duì)應(yīng)于左眼和右眼的圖象可以以不同的偏振狀態(tài)或時(shí)間順序或不同的偏振狀態(tài)和時(shí)間順序二者出現(xiàn)或編碼。
參見圖22A，圖中示出了黑白投影儀的另一實(shí)施例。圖22A所示的另一實(shí)施例與圖22的情形完全一樣，但加入了一個(gè)四分之一波延遲器188，從而，以圓偏振光束129形式提供一個(gè)投影圖象。如前所述，該實(shí)施例可以與觀看3D圖象的圓偏振視鏡一起使用。
因而本發(fā)明的投影儀和方法也可以用于提供一種高分辨率的3D黑白圖象。
產(chǎn)生3D觀察屏的方法圖23是層面或投影屏或3D顯示立方體的形成簡圖。參見圖23，圖中公開了一種全新的顯示器。顯示器根據(jù)例如本文獻(xiàn)中的3D投影儀產(chǎn)生的光束工作?？梢酝ㄟ^諸如可變延遲器188這樣的裝置來改變電場矢量的取向，其中延遲器188放置在偏振分束器146和輸出透鏡148之間，如圖20A、20B和20D所示。該裝置根據(jù)驅(qū)動(dòng)電子線路通過旋轉(zhuǎn)電場矢量的取向來工作。然后把此輸出光束饋送到圖23的裝置中。圖23的裝置包括多個(gè)層，每一層都有一個(gè)不同于后續(xù)層的涂層，由此使得每個(gè)層都反射電場矢量的一個(gè)特定取向(或范圍)。例如，層200反射0度～5度之間旋轉(zhuǎn)的電場矢量。層202反射取向?yàn)?度到10度的電場矢量。層204反射旋轉(zhuǎn)10度到15度的電場矢量。這種情況將在包含于圖23所示裝置中的多個(gè)層中繼續(xù)。因而當(dāng)一束光入射到圖23的裝置中時(shí)，第一圖象平面在層200上，第二圖象平面在層202上，下一圖象平面在層204上等。然后反射第n個(gè)平面216上的最后圖象。圖象通過多個(gè)層而顯示。
以上裝置的另一形式是用透射剩余光的最后平面216的吸收代替平面上的反射。
作為反射率步驟的另一形式，使用一種這樣的裝置，該裝置每個(gè)平面層相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的電場矢量具都有漸變的反射率。
制造平板熒光板的方法圖24和24A表示與圖8E，8F，20C，20D結(jié)合使用的平板熒光或氖照明板的實(shí)施例。氣體180由透明板182和側(cè)金屬片176以及底罩186包圍。在電極201之間施加可用于適當(dāng)氣體的電勢差，促使氣體中的原子進(jìn)入激發(fā)態(tài)。通過在透明板82的表面涂覆上一種熒光材料，即可發(fā)光。另外，可以施加一個(gè)反射表面184以進(jìn)一步從一個(gè)表面反射所有的光。另外，光束從中射出的上表面182可如圖27所示制作或形成，使得發(fā)出的光被準(zhǔn)直。另外，通過選擇不同的氣體、透明板182上的不同涂層以及不同的激發(fā)電壓和電流，發(fā)射的光可具有不同的光譜(顏色和強(qiáng)度)。
制造一個(gè)激光二極管矩陣陣列的方法圖25表示襯底166上的單獨(dú)LED或激光二極管164的線性矩陣陣列，可以用于產(chǎn)生用在圖8E，8F20C和20D的準(zhǔn)直光源。光以準(zhǔn)直光束的形式從激光二極管164(或LED)單束發(fā)出。該系統(tǒng)由布置成矩陣形式的多個(gè)激光二極管164制成，且與LCD中的液晶盒對(duì)齊。
產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的方法圖28是光積分器/光源/反射器配置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其提供一種能產(chǎn)生基本均勻通量強(qiáng)度的準(zhǔn)直光束的方法。雖然基本元件的操作是已知的，但元件的組合是新的。器件的工作方式如下(1)由光源32發(fā)出球形的光；(2)光源發(fā)出的部分光要么向前傳播，要么向后傳播(如圖28所示)，并且之后有下列四種方式之一的情形(a)照射到多個(gè)光管第一端部的第一透鏡45上，其中光管包含在光積分器裝置63中，如圖28中的光路69所示；或(b)照射到第二凹形反射裝置65上，在那兒光被反射并返向第一凹形反射裝置41，在第一凹形反射裝置處被反射并導(dǎo)向光積分器裝置63，從而照射到在多個(gè)光管的第一端部的第一透鏡45上，其中光管包含在圖28中光路77所示的光積分器裝置63中；或(c)照射到第一凹形反射裝置41上向光積分器63反射，在那兒光束照射到多個(gè)光管第一端部的第一透鏡45上，其中光管包含在圖28中光路67所示的光積分器裝置63中；或(d)照射到第一凹形反射裝置41，在那兒被反射并導(dǎo)向第二凹形反射裝置65，之后光再被反射并導(dǎo)向第一凹形反射裝置41，接著再反射并導(dǎo)向光積分器63，從而照射到在多個(gè)光管第一端部的第一透鏡45上，其中光管包含在圖28中光路68所示的光積分器裝置63中；(3)照射到多個(gè)光管第一透鏡45上的光按照通路和透鏡之間的角度彎曲并穿過光管的主體75，并從光管經(jīng)第二透鏡71出射，其中第二透鏡形成在光管75的第二端部；和(4)此時(shí)的光具有基本均勻的通量強(qiáng)度并且準(zhǔn)直，接著其穿過透鏡43被進(jìn)一步準(zhǔn)直。
光積分器由多個(gè)平行光管制成，如圖27A中所示，每個(gè)光管與一個(gè)光管接觸并與多個(gè)光管相鄰。每個(gè)光管由形成在其第一端的第一透鏡表面45、主體75以及形成在其第二端的第二透鏡表面71組成。第一透鏡表面45用于把更多的光線彎向法向。主體75把光載向第二透鏡表面71并且主體75還具有與第一透鏡表面45和第二透鏡表面71相同的折射率。這減少了光必須穿過的界面數(shù)。光繼續(xù)前行照射到磨成預(yù)定形狀的第二透鏡表面71并接著被更多地彎向法向，由此使得從表面71出射的光束基本上是準(zhǔn)直的。透鏡表面45和71的形狀或形式既可以相同，也可以不同，這要根據(jù)幾個(gè)因素，這些因素包括但非只包括光源的大小，光源的形狀，光源的類型，光源到第一透鏡表面45的距離，主體75的長度和大小，積分器第二透鏡表面71到靶的距離以及行業(yè)中的其它因素等。
如圖28所示，第二凹形反射裝置65具有一個(gè)開口，光積分器裝置63安置其中。光積分器裝置63基本上占據(jù)了所述第二凹形反射裝置65的開口。光積分器裝置63有一個(gè)與第二凹形反射裝置65的光軸重合的光軸。光積分器裝置63的截面既可以是矩形，圓形，橢圓形，八邊形，也可以是任何所需的形狀。光積分器裝置的形狀取決于從積分器出射的最后形成光束所需的形狀。
第一凹形反射表面裝置41有一個(gè)光軸。光線裝置32沿光軸安置。第一和第二凹形反射裝置41和65的光軸重合。
本發(fā)明的系統(tǒng)最好包括一個(gè)透鏡43，其在位置上可接收來自光積分器裝置63第二端的光。透鏡43還可用于對(duì)來自光積分器裝置63的光束進(jìn)一步準(zhǔn)直。
第一和第二凹形反射裝置41和65最好是拋物面形或橢圓形。
光學(xué)光管彼此并列形成蠅眼布局，如圖27、27B和27c所示。光學(xué)光管可以是圓形、矩形、八面形或任何其它圖27B和27C應(yīng)用所需的方便的幾何形狀。
光學(xué)積分器裝置63是現(xiàn)有的公知技術(shù)，如Kudo等人的美國專利US4,918,583、Matsumo等的美國專利US4,769,750、Konno等的美國專利US4,497,015和Tanaka的美國專利US4,668,077中所示。這些專利主要是為了形成集成電路制造中所用的截面通量強(qiáng)度均勻的光束或紫外光束。然而，光源、兩反射表面以及光積分器之間的相互作用是新的。為了使系統(tǒng)良好地工作，設(shè)計(jì)中必須考慮光源及其輻射圖案，第一和第二反射裝置41和65，以及分別形成在光積分器裝置63中的每個(gè)光管第一和第二表面上的透鏡45、71和光積分器裝置63中的每一個(gè)光管的具體位置。為了分析，商業(yè)上可以得到的計(jì)算機(jī)射線跟蹤程序用在透鏡和反射裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中以得到具體光源所需形狀，這些計(jì)算機(jī)射線跟蹤程序比如是Genesse Optics Software，Inc.的OpticsAnalyst or Genii Plus，公司地址為3136 Winton Road South，Rochester，N.Y.，14623或Stellar Software的Beam Two，Beam Three，或Beam four，公司地址為P.O.Box 10183，Berkley，Ca.94709。
因而本發(fā)明提供一種彩色液晶光閥LCD投影儀，其可產(chǎn)生高亮度、高對(duì)比度和高分辨率的圖象。另外，其還可從投影的圖象中除去有害的紅外和紫外光。而且根據(jù)本發(fā)明所述的內(nèi)容，系統(tǒng)的組件可以修改或經(jīng)過簡單地調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生色彩增強(qiáng)的圖象。
至此，本發(fā)明投影儀在整體上優(yōu)選的實(shí)施例是一個(gè)用于產(chǎn)生適于投射視頻圖象的調(diào)制光束的投影儀，其包括用于提供第一初始光束的裝置，該第一初始光束具有隨機(jī)變化的電場矢量選定成份的取向；集中裝置，用于集中第一初始光束以形成其截面上具有基本均勻通量強(qiáng)度的第二初始光束；準(zhǔn)直裝置，用于把第二初始光束準(zhǔn)直成具有隨機(jī)變化的電場矢量選定成份取向以及在整個(gè)光束的截面上具有均勻通量強(qiáng)度的初始準(zhǔn)直光束；去除裝置，其用于從初始準(zhǔn)直光束中至少除去一部分紫外和紅外部分，從而產(chǎn)生的初始準(zhǔn)直白光束并把去除的部分導(dǎo)向光束阻擋器，由此吸收去除部分；分解裝置，其用于從初始準(zhǔn)直的白光束中分解出具有電場矢量選定成份第一預(yù)定取向的初始準(zhǔn)直的第一分解的白光和具有電場矢量選定成份第二預(yù)定取向的初始準(zhǔn)直的第二分解的白光，由此使電場矢量選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；形成裝置，其用于由初始準(zhǔn)直的第一分解白光和初始準(zhǔn)直的第二分解白光形成一束基本準(zhǔn)直的、電場矢量選定成份具有相同預(yù)定取向的、并在整個(gè)初始準(zhǔn)直的單束白光的截面上具有基本均勻通量強(qiáng)度的矩形初始白光；分離裝置，其用于把單束準(zhǔn)直的矩形初始白光分解成兩束或多束單獨(dú)的準(zhǔn)直矩形彩色光束，由此使得每個(gè)單獨(dú)的準(zhǔn)直矩形彩色光束與其它單獨(dú)的準(zhǔn)直矩形彩色光束具有相同的電場矢量選定成份預(yù)定取向，并且每個(gè)單獨(dú)的準(zhǔn)直矩形彩色光束具有的顏色不同于其它單獨(dú)的準(zhǔn)直矩形彩色光束；調(diào)節(jié)裝置，其用于通過去除至少一束準(zhǔn)直的矩形彩色光束中預(yù)定的彩色部分并把去除的部分導(dǎo)向光束阻擋器而調(diào)節(jié)顏色，并由此吸收去除的部分；改變裝置，其從通過使每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形彩色電磁能量束中大部分能量束通過多個(gè)改變裝置中對(duì)應(yīng)的一個(gè)而改變每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束中大部分光束電場矢選定成份的預(yù)定取向，由此當(dāng)每個(gè)基本準(zhǔn)直的分開的電磁能量束中大部分能量束穿過用于改變電磁波場矢選定成份預(yù)定取向的多個(gè)裝置中與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)裝置時(shí)，每個(gè)分開的彩色光束中大部分光束電磁波場矢選定成份的預(yù)定取向響應(yīng)于一個(gè)觸發(fā)裝置而改變，該觸發(fā)裝置以預(yù)定方式對(duì)觸發(fā)裝置施用信號(hào)裝置；合并裝置，其在基本上不改變每個(gè)分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束中大部分光束電場矢選定成份的預(yù)定取向的條件下，把改變的分開的準(zhǔn)直矩形彩色光束合并成單束準(zhǔn)直的矩形彩色光束；分解裝置，用于從單束準(zhǔn)直的矩形共線彩色光束中分解出具有電場矢選定成份第一預(yù)定取向的第一準(zhǔn)直的矩形分解彩色光束和具有電磁波場矢選定成份第二預(yù)定取向的第二準(zhǔn)直的矩形分解彩色光束，由此使得電場矢選定成份的第一和第二預(yù)定取向彼此不同；和使第一準(zhǔn)直矩形彩色分解光束或第二準(zhǔn)直矩形彩色分解光束中的一個(gè)通過投影裝置。
根據(jù)前面的討論以及權(quán)利要求和說明書的內(nèi)容，本發(fā)明的下列優(yōu)點(diǎn)將變得更加清晰易于達(dá)到高亮度亮度只由LCD的特性限制，而不受任何回到光源的反射光路的影響，亮度可以通過改變光源而很容易地修正；提高效率意味著產(chǎn)熱低使用高效光路，并且由于LCD吸收作用，只有在光學(xué)裝置中才出現(xiàn)顯著地發(fā)熱；改型簡單光學(xué)裝置可以是各種強(qiáng)度的LCD和各種LCD；
獨(dú)特的提供矩形光束的光路很少(鬼圖象)，沒有光返回到光源，有更好的偏振控制，對(duì)比度高，更袖珍的投影儀，更易于制造，排除或消除了光衍射，沒有偏振器的衰減；持久性較長的偏振器壽命，組件暴露在很少的熱量下；增大的分辨率/亮度沒有分辨率限制，隨著亮度的提高分辨率也提高；材料使用透射型(非反射型)LCD，偏振器不吸收光，減少了成象物體的數(shù)量，減少關(guān)鍵的成象物體的數(shù)量；象素的對(duì)準(zhǔn)提供象素之間沒有角度差的共線輸出光束；易于調(diào)節(jié)色彩的清晰度以及對(duì)準(zhǔn)；可以用較低附加成本的相同類型組件獲得三維效果；通過前面的描述，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和功能將變得更加清晰。
雖然已參考優(yōu)選實(shí)施例具體顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下可以做出各種形式上和細(xì)節(jié)上的改變。
使用的標(biāo)號(hào)用途描述30 光源發(fā)出的合并的偏振束31 點(diǎn)光源32 光源33 紅外反射鏡34 LCD顯示器35 紫外反射鏡36 偏振分束器37 源光束55的紫外部分38 半波延遲器39 半波延遲器40 寬帶反射鏡41 光源反射裝置42 寬帶反射鏡43 準(zhǔn)直透鏡或裝置44 寬帶反射鏡45 第一透鏡表面46 寬帶反射鏡47 偏振分量束48 彩色濾光片49 分量的偏振束50 非偏振的準(zhǔn)直光束51 偏振束入射到LCD上52 P偏振束53 反射束54 S偏振束55 無紅外部分的所得能量束56 反射的第二P偏振束57 無紫外部分的源光束58 分開的反射束59 改變的偏振束
60 分開的反射束62 左側(cè)射束輸出63 積分器64 右側(cè)射束輸出65 光源反射裝置66 控制裝置67 光線68 光線69 光線70 景物71 第二透鏡表面72 左側(cè)相機(jī)73 光源發(fā)出的光線74 右側(cè)相機(jī)75 積分器主體76 左側(cè)入射到投影儀77 光線78 右側(cè)入射到投影儀80 紅綠藍(lán)分束反射鏡81 投影儀82 紅光反射鏡/濾光裝置84 綠藍(lán)分束鏡86 藍(lán)色反射鏡87 觀察屏88 藍(lán)光反射鏡/濾光片89 四分之一波延遲器90 對(duì)紅/綠藍(lán)光的反射鏡/合束器92 對(duì)紅和綠光的反射鏡/合束器93 色合束器或分束器94 在X二向色鏡上的涂層(對(duì)紅色取向)96 在X二向色鏡上的涂層(對(duì)藍(lán)色取向)
100 LCD盒或象素101 液晶材料103 透明板104 透明板105 LCD盒的隔離物106 LCD盒的隔離物107 密封元件108 密封元件109 導(dǎo)電涂層110 導(dǎo)電涂層116 第一LCD118 第LCD120 第一改變的射束122 第二改變的射束126 第二半波延遲器128 合并的S和P光束129 在橢圓光束中的合并的S和P光束132 紅色光束134 綠/藍(lán)光束136 紅色光束阻擋物138 紅色LCD140 綠色LCD141 可見光束的紅外部分142 藍(lán)色LCD144 改變的紅色光束146 檢偏器148 投影透鏡150 投影光束阻擋器152 改變的綠色光束154 綠色光束156 藍(lán)色光束
158 藍(lán)色光束阻擋器160 改變的藍(lán)色光束161 光束阻擋吸收器164 激光二極管或LED166 襯底170 紅光單光源171 擴(kuò)束裝置172 綠光單光源174 藍(lán)色單光源175 3D偏振觀察裝置176 金屬端件178 經(jīng)過透鏡的投影光束180 氣體182 用于熒光的玻璃清潔板183 管184 銀反射器186 端罩188 四分之一波延遲器189 可變延遲器190 第二檢偏器192 回絕光束阻擋器194 具有1偏振的準(zhǔn)直紅光196 具有1偏振的準(zhǔn)直綠光198 具有1偏振的準(zhǔn)直藍(lán)光200 反射偏振束的第一表面201 電極202 反射偏振束的第二表面204 反射偏振束的第三表面206 反射偏振束的第四表面208 反射偏振束的第五表面210 反射偏振束的第六表面
212 反射偏振束的第七表面214 反射偏振束的第八表面216 反射偏振束的第n表面220 收視眼鏡224 收視者
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生基本準(zhǔn)直的電磁能量入射束的方法，該電磁能量入射束的電磁波場矢具有基本相同的選擇的取向，且通過該電磁能量束的截面具有基本一致的通量強(qiáng)度，其包括a.提供一第一基本準(zhǔn)直的電磁能量；b.分解該第一基本準(zhǔn)直電磁能量束為一第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其電磁波場矢具有第一選擇的取向，合一第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其電磁波場矢具有第一選擇的取向，由此，該電磁波場矢的第一和第二選擇的取向相互不同；c.沿該第一基本準(zhǔn)直的分解能量束的光學(xué)通路，在第一位置截取該第一基本準(zhǔn)直的分解能量束，并對(duì)該電磁波場矢的第一選擇的取向偏移一非零增量以產(chǎn)生一第一相偏移的分解束；d.沿該第二基本準(zhǔn)直的分解能量束的光學(xué)通路，在與第一位置間隔開的第二位置截取該第二基本準(zhǔn)直的分解能量束，并對(duì)該電磁波場矢的第二選擇的取向偏移一第二非零增量以產(chǎn)生一第二相偏移的分解束，其具有與該第一相偏移的分解束的電磁波場矢基本相同的選擇的取向；以及e.改變?cè)摰诙嗥品纸獾哪芰渴较蛞允怪叫性摰谝幌嗥频姆纸獾哪芰渴?，而形成第二基本?zhǔn)直的電磁能量束，其具有基本相同的電磁波場矢選擇的取向和基本一致的通過該第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束截面的通量強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(a)包括將該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束成型為橫截面為矩形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束包括一矩形橫截面。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(b)包括調(diào)整所述第二基本準(zhǔn)直分解的電磁能量束為一相對(duì)于所述的第一基本準(zhǔn)直分解的電磁能量束為基本一致的通量強(qiáng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(c)中的所述偏移包括通過一電磁波矢取向旋轉(zhuǎn)器的至少一個(gè)所述的基本準(zhǔn)直的分解的波束。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(d)中的所述的偏移包括通過一電磁波矢取向旋轉(zhuǎn)器的至少一個(gè)所述的基本準(zhǔn)直的分解的波束。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(c)中的所述偏移包括反射一電磁波矢取向旋轉(zhuǎn)器的至少一個(gè)所述的基本準(zhǔn)直的分解的波束。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(d)中所述的偏移包括反射一電磁波矢取向旋轉(zhuǎn)器的至少一個(gè)所述的基本準(zhǔn)直的分解的波束。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述(e)中至少第一和第二相偏移的分解的波束中至少一個(gè)成型為矩形橫截面。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二相偏移的分解的波束中至少一個(gè)包括一矩形橫截面。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(e)包括調(diào)整所述第二相偏移的分解的波束為一相對(duì)于所述第一相偏移的分解的波束為基本一致通量強(qiáng)度。
12.一種產(chǎn)生一基本準(zhǔn)直的電磁能量束的方法，該電磁能量束的電磁波場矢具有基本相同的選擇的取向，且該電磁能量束的橫截面具有基本一致的通量強(qiáng)度，其包括(a)提供第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束；(b)分解該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束為，其電磁波場矢具有第一選擇的取向的第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，和其電磁波場矢具有第二選擇的取向的第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，由此，該電磁波場矢的第一和第二選擇取向是彼此不同的；(c)改變?cè)摰诙緶?zhǔn)直的分解的能量束以使其平行于該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束；(d)沿該第一基本準(zhǔn)直的分解能量束的光學(xué)通路，在第一位置截取該第一基本準(zhǔn)直的分解能量束，并對(duì)該電磁波場矢的第一選擇的取向偏移一非零增量以產(chǎn)生一第一相偏移的分解束；(e)沿該第二基本準(zhǔn)直的分解能量束的光學(xué)通路，在與第一位置間隔開的第二位置截取該第二基本準(zhǔn)直的分解能量束，并對(duì)該電磁波場矢的第二選擇的取向偏移一第二非零增量以產(chǎn)生一第二相偏移的分解束，其具有與該第一相偏移的分解束的電磁波場矢基本相同的選擇的取向；以及(f)基于所述的第一和第二相偏移的分解的能量束形成電磁能量的第二基本準(zhǔn)直的能量束，所述的第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢取向和基本一致的第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束的橫截面通量強(qiáng)度。
13.一種產(chǎn)生基本準(zhǔn)直的電磁能量束的系統(tǒng)，該基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢取向和基本一致的電磁能量束的通量強(qiáng)度，包括(a)第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束；(b)束分裂器，其經(jīng)配置以分解該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束為第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第一選擇的電磁波場矢取向，和第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第二選擇的電磁波場矢取向，由此，該第一和第二電磁波場矢的選擇的取向是彼此不同的；(c)第一電磁波場矢取向旋轉(zhuǎn)器，其經(jīng)配置以(1)沿著能量束光學(xué)路徑截取該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束于第一位置；以及(2)以第一非零增量偏移該電磁能量波場矢的第一選擇的取向而產(chǎn)生一第一相偏的移分解的能量束；(d)第二電磁波場矢取向旋轉(zhuǎn)器，其經(jīng)配置以(1)沿著能量束光學(xué)路徑截取該第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束于與該第一位置間隔開的第二位置；以及(2)以第二非零增量偏移該電磁能量波場矢的第二選擇的取向而產(chǎn)生一第二相偏移的分解的能量束，其具有與該第一相偏移的分解的能量束基本相同的電磁波場選擇的取向；以及(e)反射器，其經(jīng)配置以改變?cè)摰诙嗥频姆纸獾哪芰渴姆较?，以使其平行于該第一相偏移的分解的能量束而形成第二基本?zhǔn)直的電磁能量束，其具有基本相同的選擇的電磁波場矢選擇的取向，和基本一致的第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束的通量強(qiáng)度。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括一束成形器，其經(jīng)配置以將所述第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束形成為矩形橫截面。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述的束成形器包括一反射鏡。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述的束成形器包括一反射器。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述的束成形器包括至少一個(gè)棱鏡。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的束分裂器包括一電磁波場矢分裂分解器。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的束分裂器還經(jīng)配置以調(diào)整所述的第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束為一相對(duì)于所述第一基本準(zhǔn)直分解的電磁能量束基本一致的通量強(qiáng)度。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(c)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一無源液晶裝置。
21.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(c)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一有源液晶裝置。
22.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(c)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一半波片。
23.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(c)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一四分之一波片。
24.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(c)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一雙折射材料。
25.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(c)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一非雙折射材料。
26.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(c)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一薄膜材料。
27.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(d)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一無源液晶裝置。
28.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(d)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一有源液晶裝置。
29.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(d)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一半波片。
30.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(d)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一四分之一波片。
31.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(d)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一雙折射材料。
32.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(d)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一非雙折射材料。
33.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述(d)中的所述旋轉(zhuǎn)器包括一薄膜材料。
34.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)還包括一束成形器，其經(jīng)配置以將所述(e)中的第一和第二相偏移分解的能量束中的至少一個(gè)成形為一矩形橫截面。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述的能量束成形器包括一反射鏡。
36.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述的能量束成形器包括一反射器。
37.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述的能量束成形器包括至少一個(gè)棱鏡。
38.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的反射器經(jīng)配置以調(diào)整所述的第二相偏移分解的能量束至相對(duì)于所述第一相偏移的分解的能量束的基本一致的通量強(qiáng)度。
39.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的反射器包括一反射鏡。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述的反射鏡是二向色的。
41.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述的反射鏡包括一薄膜材料。
42.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述的反射鏡包括一金屬鍍層。
43.一種產(chǎn)生基本準(zhǔn)直的電磁能量束的系統(tǒng)，該基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢取向和基本一致的電磁能量束的通量強(qiáng)度，包括(a)第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束；(b)束分裂器，其經(jīng)配置以分解該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束為具有電磁波場矢的第一選擇的取向的第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束和具有電磁波場矢的第二選擇的取向的第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，由此，該電磁波場矢的第一和第二選擇的取向是彼此不同的；(c)反射器，其經(jīng)配置以改變?cè)摰诙緶?zhǔn)直的分解的能量束的方向，使其和該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束平行；(d)第一電磁波場矢取向旋轉(zhuǎn)器，其經(jīng)配置(1)沿著能量束光學(xué)路徑截取該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束于第一位置；以及(2)以第一非零增量偏移該電磁能量波場矢的第一選擇的取向而產(chǎn)生一第一相偏的移分解的能量束；(e)第二電磁波場矢取向旋轉(zhuǎn)器，其經(jīng)配置以(1)沿著能量束光學(xué)路徑截取該第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束于與該第一位置間隔開的第二位置；以及(2)以第二非零增量偏移該電磁能量波場矢的第二選擇的取向而產(chǎn)生一第二相偏移的分解的能量束，其具有與該第一相偏移的分解的能量束基本相同的電磁波場選擇的取向；以及(3)由此，一包括該第一和第二相偏移分解的能量束的第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束形成，所述的第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢的取向和基本一致的該基本準(zhǔn)直的電磁能量束的橫截面通量強(qiáng)度。
44.一種產(chǎn)生基本準(zhǔn)直的電磁能量束的系統(tǒng)，該基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的電磁波場矢的選擇的取向和基本一致的電磁能量束橫截面的通量強(qiáng)度，其包括(a)第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束；(b)分解該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束的裝置，其將該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束分解為第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第一選擇的電磁波場矢的取向，和第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第二選擇的電磁波場矢的取向，因此，該第一和第二電磁波場矢的選擇的取向是彼此不同的；(c)沿該能量束的光學(xué)路徑，截取該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束的裝置于第一位置；(d)以第一非零增量偏移該電磁波場矢的第一選擇的取向以產(chǎn)生第一相偏移的分解的能量束的裝置；(e)沿該第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束，在與第一位置分隔開的第二位置截取該第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束的裝置；(f)以第二非零增量偏移該電磁波場矢的第二選擇的取向以產(chǎn)生第二相偏移的分解的能量束的裝置，該第二相偏移的分解的能量束具有和第一相偏移的分解的能量束基本相同的選擇的電磁波場矢取向；以及(g)改變?cè)摰诙嗥频姆纸獾哪芰渴允蛊淦叫杏诘谝幌嗥频姆纸獾哪芰渴纬傻诙緶?zhǔn)直的分解的電磁能量束的裝置，該第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢的取向，和基本準(zhǔn)直的電磁能量束的基本一致的橫截面通量強(qiáng)度。
45.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，還包括將所述第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束形成矩形橫截面的裝置。
46.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，還包括將所述(g)中的所述第一和第二相偏移的分解的能量束形成矩形橫截面的裝置。
47.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，還包括調(diào)整所述的第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束到相對(duì)于第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束為基本一致的通量強(qiáng)度。
48.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，還包括調(diào)整所述的第二相偏移的分解的能量束到相對(duì)于第一相偏移的分解的能量束為基本一致的通量強(qiáng)度。
49.如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，還包括改變所述第一和第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束的方向，使它們?cè)诒凰?c)和(e)中所述的裝置截取前平行的裝置。
50.一種產(chǎn)生一基本準(zhǔn)直的電磁能量束的系統(tǒng)，該基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢取向和基本一致的電磁能量束的橫截面通量強(qiáng)度，其包括(a)第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束；(b)分解該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束的裝置，其將該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束分解為第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第一選擇的電磁波場矢的取向，和第二基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第二選擇的電磁波場矢的取向，因此，該第一和第二電磁波場矢的選擇的取向是彼此不同的；(c)改變?cè)摰诙緶?zhǔn)直的分解的能量束的方向使其平行于該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束的裝置；(d)沿該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束光學(xué)路徑，在第一位置截取該第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束的裝置；(e)以第一非零增量改變?cè)撾姶挪▓鍪傅牡谝贿x擇的取向以產(chǎn)生一第一相偏移的分解的能量束；(f)沿該第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束，在與該第一位置間隔開的第二位置截取該第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束裝置；(g)以第二非零增量改變?cè)摰诙x擇的電磁波場矢取向以產(chǎn)生一第二相偏移的分解的能量束的裝置，該第二相偏移的分解的能量束具有和第一相偏移的分解的能量束基本相同的選擇的電磁能量波場矢取向；以及(h)基于所述的第一和第二相偏移的分解的能量束形成第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束的裝置，所述的第二基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢取向和基本準(zhǔn)直的電磁能量束的基本一致的橫截面通量強(qiáng)度。
51.產(chǎn)生一基本準(zhǔn)直的電磁能量束的相同，該基本準(zhǔn)直的電磁能量束具有基本相同的選擇的電磁波場矢取向和基本一致的電磁能量束的橫截面通量強(qiáng)度，其包括(a)第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束；(b)束分裂器，其經(jīng)配置以分解該第一基本準(zhǔn)直的電磁能量束為第一基本準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第一選擇的電磁波場矢取向，和第二準(zhǔn)直的分解的電磁能量束，其具有第二選擇的電磁波場矢取向，由此，該第一和第二選擇的電磁波場矢取向是彼此不同的；(c)第一電磁波場矢取向旋轉(zhuǎn)器，其經(jīng)配置(1)沿能量束光學(xué)路徑，在第一位置截取第一基本準(zhǔn)直的分解的能量束；以及(2)以第一非零增量偏移該第一選擇的電磁波場矢選擇的取向，從而產(chǎn)生一第一相偏移的分解的能量束；以及(d)第一電磁波場矢取向旋轉(zhuǎn)器，其經(jīng)配置(1)沿能量束光學(xué)路徑，在與第一位置間隔開的第二位置截取第二基本準(zhǔn)直的分解的能量束；以及(2)以第二非零增量偏移該第二選擇的電磁波場矢取向，從而產(chǎn)生第二相偏移的分解的能量束，其具有和第一相偏移的分解的能量束基本相同的選擇的電磁波場矢取向；以及(3)改變?cè)摰诙嗥频姆纸獾哪芰渴较?，使其和該第一相偏移的分解的能量束平行而形成第二基本?zhǔn)直的電磁能量束，其具有基本相同的選擇的電磁波場矢取向和基本一致的基本準(zhǔn)直的電磁能量束的通量強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及電磁波束路徑(144，152，160)，射束的形成，利用電磁波束對(duì)可編程電磁波場矢取向旋轉(zhuǎn)裝置(PEMFVORD)的照明，和調(diào)制波束的投影技術(shù)。本發(fā)明還涉及一條獨(dú)特的光路以及形成用于光投影系統(tǒng)、尤其是用于彩色和/或黑白液晶裝置(116，118)投影儀的矩形光束(40)的方法，該投影儀能產(chǎn)生高分辨率、高亮度和/或三維圖象。本發(fā)明還涉及能夠接收和顯示二維及三維圖象的裝置。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1504792SQ200310113239
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期1999年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月10日
發(fā)明者S·R·澤德爾邁爾, S R 澤德爾邁爾 申請(qǐng)人:Au光電子學(xué)公司