滚动装置，彩色照明系统以及应用滚动装置的投影系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种通过滚动形成彩色图像的滚动装置，和使用具有这种滚动装置的彩色照明系统和投影系统。滚动装置包括第一螺旋透镜盘，第二螺旋透镜盘和玻璃棒。第一螺旋透镜盘包括多个排列成螺旋图案的柱面透镜单元并能够旋转。第二螺旋透镜盘面对第一螺旋透镜盘安装，并能够以与第一螺旋透镜盘相同的速度旋转。玻璃棒安置在第一和第二螺旋透镜盘之间。投影系统包括光源，分光器，其将从光源发出的光分离成具有不同颜色的光束，滚动装置，该装置通过周期性地改变光束传输路径来滚动光束，光阀，其利用通过滚动装置后的光束形成图像，以及一投影透镜单元，用于将由光阀形成的图像放大和投射到显示屏上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种滚动装置(scrolling unit)，它是利用两个螺旋形的透镜盘实现滚动，以此来增加光效率和减少所需的安装空间，并涉及彩色照明系统和应用此滚动装置的投影系统。
技术介绍
投影系统依照光阀的数目分为三面板型和单面板型，光阀用于控制从高输出灯光源发出的光在每个像素中开或关。单面板投影系统比三面板投影系统具有更小的光学结构，但是只有三面板投影系统的1/3的效率，这是因为单面板投影系统利用逐次逼近法将白光分成红(R)、绿(G)和蓝(B)光束。于是，已经进行研究和开发来增加单面板投影系统的发光效率。常规的单面板投影光学系统用一个彩色滤光镜将白光光源发射的光分离成R、G和B光束，依次将R、G和B光束传输到光阀，依照颜色的次序来操纵光阀，从而形成图像。因为这种单面板光学系统按顺序使用颜色，因此单面板光学系统的效率仅仅是三面板光学系统的1/3。为了克服这个问题，提出了一种滚动方法。依照彩色滚动方法，白光分离成R、G和B光束，R、G和B光束同时传输到光阀的不同位置。另外，因为只有当所有的R、G和B光束到达每个像素才能形成图像，颜色条(color bar)用一种特定的方法以一个预定的速度移动。如图1所示，在常规的单面板滚动投影系统中，从光源100发出的白光穿过第一透镜阵列102和第二透镜阵列104以及偏振分束器阵列105，并由第一到第四二向色滤光器109、112、122和139分离成R、G和B光束。例如，R和G光束被第一二向色滤光器109透射，在第一光路I1上传输，B光束被第一二向色滤光器109反射，在第二光路I2上传输。沿第一光路径I1传输的R和G光束又被第二二向色滤光器112再次分离，这样R光束被第二二向色滤光器112透射，并一直在第一光路I1上传输，而G光束被二向色滤光器112反射而在第三光路I3上传输。R、G和B光束分别被相应的第一到第三棱镜114、135和142滚动(scrolled)。第一到第三棱镜114、135和142分别安放在第一到第三光路I1到I3上，以恒定的速度旋转，以滚动R、G和B颜色条。分别沿第二和第三光路I2和I3传输的B和G光束分别由第三二向色滤光器139透射和反射，并混合在一起。其后，R、G和B光束被第四二向色滤光器122混合，而然后被偏振分束器127传输，以致由光阀130形成图像。图2示出R、G和B颜色条通过第一到第三棱镜114、135和142旋转而滚动的过程。图2示出了当第一到第三棱镜114、135和142彼此同步旋转时形成于光阀130上的颜色条的移动。光阀130依照每个像素的开/关信号处理图像信息，以形成图像，并且这个图像被投影透镜(未图示)放大，并被传输到屏幕上。在上面所述的传统技术中，独立光路被用于不同的颜色，因此，对不同颜色需要独立光路补偿透镜，并需要会聚分离的光束的部件。因为用于不同颜色的部件需要单独制备，导致光学系统的体积增大。由于复杂的制造和装配过程，产量也减少了。此外，驱动三个电机来旋转第一到第三棱镜114、135和142会产生很大的噪声，比用单个电机驱动色轮的方法要增加制造成本。同时，用滚动方法、如图2所示的颜色条形成一个彩色图像，需要以恒定的速度移动。然而，在上述的结构中难以使光阀与三个棱镜114、135和142同步。此外，因为第一到第三棱镜114、135和142圆周运动，滚动的速度不恒定，这会降低图像的质量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种滚动装置，用单个部件滚动颜色条。本专利技术还提供一种彩色照明系统，用简单的光学结构照射滚动的光，来形成彩色图像。本专利技术还提供一种投影系统，其被构造成用单个部件进行颜色滚动，由此具有较小的尺寸，能够有效地进行颜色滚动，提高画面质量。根据本专利技术的一个方面，提供了一种滚动装置，包括第一螺旋透镜盘，其包括排列成螺旋图案的多个柱面透镜单元，第一螺旋透镜盘能够旋转；第二螺旋透镜盘，它面对第一螺旋透镜盘安装，能够以与第一螺旋透镜盘同样的速度旋转；以及一个玻璃棒，其安装在第一和第二螺旋透镜盘之间。依照本专利技术的另一个方面，提供了一种彩色照明系统，包括一个发射光的光源；一个分光器，其将光源发出的光分离成具有不同种颜色光束；和一个滚动装置。滚动装置包括第一螺旋透镜盘，其包括排列成螺旋图案的多个柱面透镜单元，并能够旋转；第二螺旋透镜盘，其面对第一螺旋透镜盘安装、能够以与第一螺旋透镜盘相同的速度旋转；以及一个玻璃棒，其安装在第一和第二螺旋透镜盘之间。这里，因为第一和第二螺旋透镜盘旋转，不同种颜色的光束在其上传输的路经周期性地变化，因此，具有不同种颜色的光束被滚动。根据本专利技术的另一个方面，提供一种投影系统，包括光源，分光器，滚动装置，光阀和投影透镜单元。光源发射光线。分光器将光源发出的光线分离成具有不同颜色的光束，滚动装置包括第一螺旋透镜盘，其包括排列成螺旋图案的柱面透镜并能够旋转；第二螺旋透镜盘，其面对第一螺旋透镜盘安装、能够以与第一螺旋透镜盘相同的速度旋转；以及一个玻璃棒，其安装在第一和第二螺旋透镜盘的之间，其中，因为第一和第二螺旋透镜盘的旋转，在其上传输不同种颜色的光束的路经周期性地变化，因此，具有不同种颜色的光束滚动。光阀依照图像信号处理被滚动装置滚动的不同种颜色的光束来形成彩色图像。投影透镜单元将由光阀形成的图像放大并投射到显示屏上。分光器可以包括第一到第三并排排列且以不同角度倾斜的二向色滤光器。第一到第三二向色滤光器的每个依照波长有选择地透射和反射入射光。分光器可以包括第一二向色棱镜，第二二向色棱镜，第三二向色棱镜。第一二向色棱镜包括第一二向色镜和第一反射平面，第一二向色镜相对入射光的轴线倾斜。反射在入射光中的第一颜色光束，而透射其他颜色的光束。第一反射平面全反射以预定角度入射的光。第二二向色棱镜包括第二二向色镜和第二反射平面。第二二向色镜相对于入射光的轴线倾斜，反射被第一二向色棱镜透射的光中的第二颜色光束，而透射其他颜色的光束。第二反射平面全反射以预定角度入射的光。第三二向色棱镜包括第三二向色镜和第三反射平面。第三二向色镜相对入射光的轴线倾斜，反射被第二二向色棱镜透射的光中的第三颜色光束。第三反射平面全反射预定角度入射的光。分光器还可以包括第一偏振分束器，第二偏振分束器，和1/2波片。第一偏振分束器设置在第一二向色棱镜的入射表面上。第一偏振分束器透射入射在其上的非偏振白光中具有第一偏振方向的第一光束，以致第一光束传输到第一二向色棱镜，并反射具有另一偏振方向的第二光束。第二偏振分束器反射从第一偏振分束器反射的第二光束，以致第二光束传输到第一二向色棱镜。1/2波片设置在第一二向色棱镜与第一和第二偏振分束器中的一个之间。1/2波片改变偏振方向，以致第一和第二光束具有同样的偏振方向。因此，入射光被改变成预定偏振的彩色光束。投影系统还可以包括第一柱面透镜和第二柱面透镜。第一柱面透镜设置在光源和第一螺旋透镜盘之间，并减少在第一螺旋透镜盘中光的宽度。第二柱面透镜设置在第二螺旋透镜盘的后面，并使从第二螺旋透镜盘入射的光平行。投影系统还可以包括第一复眼透镜阵列和第二复眼透镜阵列，它们可以依照不同种颜色将滚动装置输出的不同种颜色的光束聚焦到光阀。附图说明本专利技术上述和其它特征以及优点通过对优选实施例详细描述、参考附图将会更清楚，其中图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动装置，包括：　　　　第一螺旋透镜盘，其包括排列成螺旋图案的多个柱面透镜单元，第一螺旋透镜盘能够旋转；　　　　第二螺旋透镜盘，其面对第一螺旋透镜盘安装，能够以与第一螺旋透镜盘相同的速度旋转；以及　　　　玻璃棒，其安装在第一和第二螺旋透镜盘之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金大式，赵虔晧，金成河，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]