一种颜色组合装置具有第一颜色通道、第二颜色通道和第三颜色通道，各所述颜色通道具有可激励以将相应的第一波段、第二波段和第三波段的光分别朝向颜色组合元件导引的光源。所述颜色组合元件是至少具有相互不邻接的第一平坦涂覆表面和第二平坦涂覆表面的单件固体透明材料。所述第一平坦涂覆表面被处理以将所述第一波段的入射光反射到光轴上，并透射所述第二波段和所述第三波段的入射光。所述第二平坦涂覆表面被处理以反射所述第二波段的入射光，并透射所述第三波段的入射光。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电子彩色成像，更具体地，本专利技术涉及在投影仪或其它类型成像装置中用以组合来自固态光源的、不同波长的光的装置和方法。
技术介绍
在诸如便携式投影仪等电子成像装置中，来自多种不同光谱带的光——传统地为 红、绿和蓝(RGB)，被组合以提供彩色图像。对于大型设备，独立的调制和光学投影器件可以用于各光谱带，以会聚各部分彩色图像从而将复合的多色图像形成在显示屏幕或其它显示表面上。然而，对于较便携的投影装置，将来自各通道的彩色光组合到共同光轴的同轴混合通常是更理想的。该同轴混合设置对各颜色通道采用相同的光学投影器件，并允许光学部件功能和光调制作用尽可能对各颜色通道共享，以节省空间和成本。以前的电子成像装置使用灯光和其它多色光源以提供各颜色通道的有色光。已开发多种不同类型的光混合系统以支持用于这些早期系统的光组合功能，包括例如改装自彩色电视摄像机光学系统的复杂棱镜设置。随着诸如发光二极管和激光器等固态光源的出现，减小颜色混合部件的一些尺寸和成本并提高成像设备的整体性能、光学效率和色彩饱和度成为可能。为组合颜色，开发了各种设置方式的复合棱镜和分色膜，以用于投影仪和相似的成像装置。在与早期电子成像系统一起使用的更熟悉的方法是如图I所示的合色立方棱镜(X-cube)或X棱镜，以及相关的分色光学兀件和飞利浦棱镜。非棱镜方法包括诸如申请号为 6，676，260 (Cobb 等)、标题为 “Projection Apparatus Using Spatial LightModulator with Relay Lens and Dichroic Combiner (使用带有中继透镜和分色组合器的空间光调制器的投影装置)”的美国专利申请等中提出的多套成角度是分色板。参照图1A，合色立方棱镜10是由如插图El中所示的四个棱镜元件10a、10b、10c和IOd形成的复合棱镜，所述四个棱镜元件10a、IObUOc和IOd被涂覆，然后胶合在一起形成单个颜色组合部件。所述合色立方棱镜组合来自诸如激光二极管等分别发射红光、绿光和蓝光的三个固态光源14r、14g和14b的光。如所组装的，合色立方棱镜10具有两个内部交叉的分色界面12a和12b，分色界面12a和12b被处理以选择性地反射和透射不同的波长。分色界面12a反射蓝色波长并透射绿色波长和红色波长。与分色界面12a邻接使得这两个界面沿通过合色立方棱镜中部直线交叉的分色界面12b反射红色波长并透射绿色和蓝色波长。所述各分色界面的交叉线与该图的平面正交，如在图IA中合色立方棱镜10所示。所述各颜色被组合到光轴OA上，在图I中为清晰显示，以分离的颜色路径示出，但是实际中各颜色是同轴的。图IB所示的飞利浦棱镜70是用以组合各种颜色的更复杂的复合棱镜。飞利浦棱镜70由三个独立的棱镜——棱镜元件70a、70b和70c形成，并包括空气间隙72。设置成一定倾斜角的分色表面将来自固态光源14r、14g和14b的光导引到光轴OA上。分色表面由各种介电材料的超薄涂膜的堆积层形成，并可以形成为选择性地反射和透射各波长的光。在合色立方棱镜和飞利浦棱镜设备和其它相关光谱组合器或分离器中，各种类型的分色膜提供这样的颜色选择机制，即，允许以高度控制的方式光谱式重组合光或分离光。小的、手提式的投影仪和各种类型的嵌入式或附连投影仪通常使用用以将红色、绿色和蓝色激光混合到单个光轴上的分色表面的设置。然后所述设备快速地将所产生的光扫描在显示表面上。为减少电池使用和热量产生，这些设备通过直接调制各激光器从而仅产生用以形成图像本身的光而形成各像素。这些投影仪通过生成连续像素扫描线并在随后将之导引到显示表面而形成图像。 虽然手提式投影设备使用传统的颜色组合技术达到了好的效果，但是，仍旧存在许多问题。使用分色表面进行传统的颜色组合的一个问题涉及入射角。分色膜根据入射角和波长反射和透射光。由于入射角变化，所透射或反射的光的波长也会变化。对于以小角度(即以接近法线的角度)入射的光，这种在小角度范围中响应的变化相对于波长来说可能是非常小的，或是可以忽略的。然而，对于以较大角度入射的光，在一定角度范围内响应的变化可以是明显的，此减弱了分色膜的性能。这些分色膜在相对于法线的小入射角度时工作状态最好，而且设计和制造在入射光较大角度或在大范围的角度下产生均匀光效果的分色膜是昂贵的并且是困难的。如果分色膜必须接受宽范围角度的光，那么很容易导致可感知的颜色非均匀性。现有颜色组合器的其它缺陷涉及光所入射到的表面的数量，无论光从该表面反射或透射通过该表面。各其它表面会带来一些效能损失和亮度减弱。另外，从分色表面反射或透射通过分色表面的光的相互作用会由于不理想的分色性能而引起一些损失。由于有一定量的漏光，无论表面是否涂覆有涂层，每次光入射到表面都会减弱对比度。例如，由于图IA中的合色立方棱镜10的设置方式，光束所入射到的表面不会少于三个。由于图IB中的飞利浦棱镜70的设置方式，光束所入射到的表面不会少于四个。另一个要考虑的要素涉及偏振光的反射和透射。由于光在分色表面上的入射角变得更大，反射光的偏振处理中的差异变得更加明显。另外，由于具有来自多个激光源的入射偏振光，所以必须考虑激光二极管的独特的偏振特性。可以在各颜色通道中增加一个或多个相位延迟片，但是相位延迟片会增加成本和复杂度。设计和制造允许不同波长但相同偏振的激光进行组合的分色膜的任务会带来成本上相当大的挑战。另一问题涉及激光束本身的尺寸特性。通常固态的激光束形状在横截面上是失真的，即更加地椭圆而不是圆形，且相对于其正交轴线变形。同时，光束的失真变形量会随颜色而不同，使得很难由三个组成色和降低的颜色质量而形成均匀尺寸的像素。另一个问题是成本问题。如图IA和图IB所示，用于颜色混合的传统方法特征是分色表面和相关棱镜元件的复杂设置。对于该设置方式的实现，需要多个制造过程和精组装操作过程。在传统的生产中，形成两个或更多的独立棱镜元件，然后将分色膜涂覆到一个或多个外表面。一旦形成膜，便将两个或多个棱镜胶合在一起，或者在精确的几何设置中以其它方式安装在一起。由于此种组装方式，通常一个或多个分色膜位于颜色组合器内部，由形成独立棱镜元件的玻璃或其它透明材料所围绕。由于分色膜的公差、轻微的未对齐或者棱镜定位时的角度不准确性、不需要的空气间隙或缺陷以及其它因素，颜色混合的效果可能会减弱。所以，需要用于固态光源的颜色混合方法，这种方法相对于传统方法节约了成本，并提供了数量减少的入射表面、减小的入射角度、改善的偏振反应和改善的光束成形。
技术实现思路
本专利技术提供了一种是颜色组合器，所述颜色组合器使用具有两个光学表面的单件透明材料，以将来自两个或三个固态光源的光组合到共同的光轴上。本专利技术提供了一种颜色组合装置，包括第一颜色通道、第二颜色通道和第三颜色通道，各所述颜色通道具有可激励以将相应的第一波段、第二波段和第三波段的光分别朝向颜色组合元件导引的光源； 其中，所述颜色组合元件是具有至少相互不邻接的第一平坦涂覆表面和第二平坦涂覆表面的单件固体透明材料。其中，所述第一平坦涂覆表面被处理以将所述第一波段的入射光反射到光轴上，并透射所述第二波段和所述第三波段的入射光；以及其中，所述第二平坦涂覆表面被处理以反射所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·克比，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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