高效照明系统、卷动单元和使用其的投影系统技术方案

一种高效的照明系统、卷动单元、以及采用该高效的照明系统和卷动单元的投影系统。该卷动单元具有至少一个透镜单元。从入射在该至少一个透镜单元上的光的视点，该至少一个透镜单元的旋转被转换成透镜阵列的直线运动，以便卷动入射光。投影系统包括光源、光学分束器、至少一个卷动单元、和光阀。光学分束器根据波长将从光源发射的光分开。该至少一个卷动单元具有至少一个透镜单元。该透镜单元具有入射方和射出方并将入射光分割为光束。透镜单元的旋转引起光束的直线运动，由此卷动入射光。从光源发射的光被光学分束器和卷动单元分离为色光束，并且色光束聚焦在光阀上。光阀根据输入图像信号处理入射光以形成彩色图像。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高效照明系统、一种用于卷动入射光的卷动(scrolling)单元、和一种使用该高效照明系统和卷动单元的投影系统，更具体地讲，涉及一种提高以单面板结构紧密制成的光源的光效并降低其通量照度比(etendue)的高效照明系统、一种以改善的方式执行卷动的卷动单元、和一种使用该高效照明系统和卷动单元的投影系统。
技术介绍
投影系统根据光阀的数量被分为三面板投影系统和单面板投影系统，光阀基于逐像素(pixel-by-pixel)通过控制从作为光源使用的高能灯发出的光的接通/断开操作来形成图像。单面板投影系统在尺寸上可以具有比三面板投影系统的光学系统小的光学系统。但是，由于单面板投影系统顺序地将白光分为红(R)、绿(G)、蓝(B)颜色的三束光束，所以单面板投影系统的光效降低为三面板投影系统的光效的1/3。因此，已经做出了提高单面板投影系统的光效的尝试。在美国第2002/191154A1号申请中公开了一种传统投影系统。如图1所示，在公开的传统单面板投影系统中，从光源100发出的白光通过第一透镜阵列102和第二透镜阵列104及偏振光束光学分束器阵列105，然后被第一分色滤光镜109、第二分色滤光镜112、第三分色滤光镜122、和第四分色滤光镜139分为R、G、和B色光束。R和G色光束传播通过第一分色滤光镜109并沿着第一光路I1前进，而B色光束被第一分色滤光镜109反射并沿着第二光路I2前进，以被反射镜133反射。沿着第一光路I1前进的R和G色光束被第二分色滤光镜112相互分离。换句话说，R色光束传播通过第二分色滤光镜112并沿着第一光路I1前进，以被另一反射镜138反射，而G色光束被第二分色滤光镜112反射并沿着第三光路I3前进。如上所述，从光源100发出的白光被分为R、G、和B色光束，并且R、G、和B色光束被卷动以分别相应于R、G、和B色光束通过第一棱镜114、第二棱镜135、和第三棱镜142。第一棱镜114、第二棱镜135、和第三棱镜142分别设置在第一光路I1、第二光路I2、和第三光路I3上，并且匀速地旋转，从而R、G、和B色光束被卷动。沿着第二光路I2前进的B色光束传播通过第四分色滤光镜139，沿着第三光路I3前进的G色光束被第三分色滤光镜139反射，从而G和B色光束混合。最终，R、G、和B色光束由第四分色滤光镜122混合并通过偏振光束光学分束器127，并且光阀130使用R、G、和B色光束来形成图像。这里，标号125指偏振片，标号118和133指光路变换单元。图2示出了由于第一棱镜114、第二棱镜135、和第三棱镜142的旋转而卷动R、G、和B色带的过程。这里，当相应于R、G、和B色光束的第一棱镜114、第二棱镜135、和第三棱镜142同时以相同的速度旋转时，在光阀130表面上形成的R、G、和B色带周期性地移动。例如，如果R、G、和B色带在在光阀130上形成，那么如图2所示当R、G、和B色带旋转一轮时，产生一帧彩色图像。光阀130根据开关信号通过处理其各个像素来形成彩色图像。投影透镜(未示出)将彩色图像放大并将其投影到屏上。在上述方法中，由于光路被用于三束色光束中的每束，所以需要用于三束色光束中的每束的透镜，并且用于聚集分离的光束的部件是必要的。因此，单面板投影系统的体积增加，装配其困难，并且光路复杂，使得安排光轴变得困难。另外，在将光分为三束色光束和聚集该三束色光束的过程中，光束的通量照度比增加。这里，通量照度比E指光学系统中的光学保守物理量，并且被表示为方程1。E=πAsin2(θ12)=πA(4Fno)2···(1)]]>其中，A表示物体的面积，该物体的通量照度比被测量，并且Fno表示F个透镜。在方程1中，通量照度比取决于物体的面积和F数，并且指由光学系统的几何结构所表达的物理量。在光学系统起点的通量照度比应等于在光学系统终点的通量照度比，从而光效被最佳化。例如，如果在光学系统终点的通量照度比大于在起点的通量照度比，那么光学系统的体积增加。如果在终点的通量照度比小于在起点的通量照度比，那么光可能会损失。如果光源的通量照度比很大，那么光束入射到后续透镜的角度变宽。因此，难以组成满足这些需求的光学系统。但是，当降低通量照度比时可以容易地组成光学系统。但是，在单面板卷动投影显示装置中，光束被分为三束色光束，然后被聚集。由于此原因，所以发散角变大，因此通量照度比增加。因此，由于通量照度比增加而导致组成光学系统变得困难。另外，在一般的单面板投影系统中，白光被分为R、G、和B色光束，这些光束由滤光镜顺序地发送到光阀。光阀根据R、G、和B色光束的次序来操作以形成彩色图像。如上所述，由于单面板投影系统顺序地使用R、G、和B色光束，所以光效降低为三面板投影系统的光效的1/3。为了解决这些问题，建议了一种颜色卷动方法。在该颜色卷动方法中，在白光被分为R、G、和B色光束之后，R、G、和B色光束同时被发送到光阀的不同位置。所有的R、G、和B色光束必须到达一个像素以实现彩色图像。因此，使用特定方法，每束R、G、和B色光束匀速移动。在传统的单面板投影光学系统中，当棱镜为了卷动而旋转时，独立的棱镜用于每束色光束。但是，将棱镜的驱动速度和光阀匹配是困难的，并且由于棱镜的圆周运动，用于卷动色光束的速度可能不是均匀的。由于分立的部件对每束色光束是必要的，所以光学系统的体积增加，并且制造和装配该光学系统的过程复杂。其结果是，该光学系统的产量减少。
技术实现思路
本专利技术提供一种照明系统和一种采用该照明系统的投影系统，该照明系统降低了光源的通量照度比，以实现光学系统的易于制造，获得紧凑的光学系统，并且增加光效。本专利技术还提供一种卷动单元，通过其所有的色带能够被卷动。本专利技术还提供一种紧凑的单面板投影系统，其通过采用该卷动单元而具有提高的光效。根据本专利技术的一方面，提供一种照明系统，包括灯泡，用于发光；反射镜，用于反射从灯泡发出的光，并且具有被反射的光射向其的开口；和至少一个反射单元，用于覆盖反射镜的开口的一部分。反射镜可以是椭圆形反射镜或抛物线形反射镜。根据本专利技术的一方面，提供另一种照明系统，包括灯泡，用于发光；反射镜，用于反射从灯泡发出的光；和反射单元，安装在灯泡表面的一部分上。反射单元最好安装在面向反射镜的灯泡的半球面的一部分上。根据本专利技术的另一方面，提供一种投影系统，其使用光阀根据输入图像信号通过处理从照明系统发出的光，来形成图像，放大图像，并且使用投影卷动单元来将图像投影到屏上。这里，该照明系统包括灯泡，用于发光；反射镜，用于反射从灯泡发出的光，并且具有被反射的光从灯泡射向其的开口；和至少一个反射单元，用于覆盖反射镜的开口的一部分。根据本专利技术的另一方面，提供一种投影系统，其使用光阀根据输入图像信号通过处理从照明系统发出的光，来形成图像，放大图像，并且使用投影卷动单元来将图像投影到屏上。这里，该照明系统包括灯泡，用于发光；反射镜，用于反射从灯泡发出的光；和反射单元，安装在灯泡表面的一部分上。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于卷动入射单元的卷动单元。该卷动单元包括旋转轴线和至少一个透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统，包括：灯泡，用于发光；反射镜，用于反射从灯泡发出的光，并且具有被反射的光射向其的开口；和至少一个反射单元，用于覆盖反射镜的开口的一部分。

【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，朴永浚，赵虔晧，李羲重，郑钟三，崔钟喆，金兑熙，
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]