[发明专利]光学投影子系统

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请基于并要求下列美国临时专利申请的优先权：于2006年7月31日提交的美国临时专利申请序列号60/820,894，其全文以引用的方式并入本文；于2006年7月31日提交的序列号60/820,887，其全文以引用的方式并入本文；于2006年7月31日提交的序列号60/820,888，其全文以引用的方式并入本文；于2006年7月31日提交的序列号60/820,883，其全文以引用的方式并入本文；于2006年8月1日提交的序列号60/821,032，其全文以引用的方式并入本文；于2006年8月21日提交的序列号60/838,988，其全文以引用的方式并入本文；以及于2007年7月2日提交的序列号11/772609，其全文以引用的方式并入本文。 

背景技术

光学投影仪用于将图像投影到表面上，以供成群的人观看。光学投影仪包括光学投影仪子系统，该光学投影仪子系统包括透镜、滤光器、偏振器、光源、成像装置等。已知前后安装的电子投影仪可用于教育、家庭影院和商务会议用途。已知光源包括黑体灯、气体放电灯，以及诸如激光、发光二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)之类的固态源。已知头戴式显示器(HMD)可单独使用。对于可移动应用，期望使光学投影仪在体积和厚度两个方面小型化，并在保持低功耗、低成本和高图像质量的同时使它们的电能极度有效。然而，现有光学投影子系统的大尺寸和高功耗限制了开发真正的便携式投影仪的努力。需要提供小型化和高效率而以成本有效方式投影优质图像的方法和光学投影子系统。

发明内容

本发明公开了一种投影子系统。该投影子系统包括提供非相干、均匀光束的照明子系统。该照明子系统包括集光透镜、准直仪和至少一个固态光发射器。该固态光发射器接收电功率水平并可连接至散热器。

投影子系统包括成像装置。该成像装置接收图像数据和偏振光束。成像装置向折射体提供图像。

投影子系统包括投影透镜组件。该投影透镜组件接收来自折射体的图像，并提供具有光通量级的图像投影束。

根据一个方面，该投影子系统具有便携性功效，包括小于14立方厘米的体积以及小于14毫米的厚度。

附图说明

图1为示出了投影子系统的便携性功效的定性测量的曲线图100。

图2示出了投影子系统。

图3A示出了包括变形光学装置的投影子系统。

图3B示出了包括折射体上的变形面的投影子系统。

图4示出了图3A的投影子系统的斜视图。

图5A、图5B示出了包括蓝色阻挡滤光器的投影子系统的部分。

图5C、图5D示出了包括改变图像对比度的偏振滤光器的投影子系统的部分。

图6示出了具有板式散热器的投影子系统。

图7示出了包括光再循环的投影子系统。

图8示出了包括外壳的投影子系统。

图9示出了投影子系统的斜视图。

图10A示出了发光二极管。

图10B示出了由图10A的发光二极管发射的通过光学系统的光形成的图像。

图11A、图11B、图11C、图11D示出了在投影子系统中安装光 学部件的实例。

图12A、图12B示出了投影子系统的可供选择的实施例。

具体实施方式

对于移动应用，希望投影对角线为12厘米或更大的图像，在周边照明的情况下，为了良好的可视性，通常将需要至少3流明的光通量和至少30∶1的对比比率。提供优良的图像质量的其它所期望的特征可包括大量的可辨像素、宽色域，以及图像均匀性。

对于移动应用，可将“便携性功效”定义为对投影子系统的小尺寸、高功效和高发光输出的组合度量。图1为示出了投影子系统的便携性功效的两个方面的曲线图100。术语“投影子系统”涉及光源、成像装置以及相关联的折射光学部件或反射光学部件(例如透镜、反光镜)，或用于提供投影光学图像的分束器。纵轴102表示将1瓦的电功率应用于光源时，投影子系统的功率效率的流明数。横轴104表示投影子系统的体积。便携性功效108随着效率的增加而增加，并随着体积的减小而增加。当功率效率更高而体积更小时，投影子系统的便携性增加。

投影子系统的理想特征包括投影图像中高级数的光通量、大的屏幕尺寸、高的对比度、大的像素量以及宽的色域。图1示出了比较不同光学系统的这些特征中的一些特征的一种途径。如目前所公开的实施例所述，具有非相干光源的投影子系统能够提供理想特征的有用组合。