TWI774728B - 用於增強影像投影的系統和方法 - Google Patents

Abstract

一種用於投影影像之系統及方法係被描述，其係包括一照明光束以及一準直的光束。該兩個光束係經由一透射-反射的裝置而被結合成為一光，而不增加光斑的可見的量，並且其中該系統的光展量係被保留。

Description

用於增強影像投影的系統和方法

本發明係有關於影像投影方法及其之系統，其係包括結合具有不同特徵的光束、以及可在投影機中被利用以結合光束的光學配置。

習知的投影機係根據所謂的光閥技術。整個光閥係均勻地被照明，並且該光閥係在其中不需要光的區域中阻擋光。該光閥可以利用例如LCD(液晶顯示器)、DLP(數位光學處理)或是LCOS(液晶覆矽)來加以實施。缺點例如可能是對於一平均的視訊信號而言，一大量的光能係被浪費、或者完全地阻擋光是不可能的，因而一較小量的光係洩漏，此係導致灰色，而不是黑色。

目前對於能夠產生較寬的動態範圍(其可被稱為高畫質範圍HDR)的包含投影顯示器的顯示器係有著渴望。此例如可以是表示獲得更暗的黑色位準以及更高的波峰亮度位準。一具有HDR的成像系統可以提供在黑色上更多的細節以及影像亮點的更充足的表示。然而，其意圖並非是被大幅增大的平均的畫面亮度，因為此可能會迫使眼睛調適到一更高的位準(此可能是痛苦的)，而且仍然並不有益於所感受到的動態範圍。當增加波峰亮度時，該黑色位準亦被提升。由於較多的資訊係接近黑色而被編碼，所以此是極度非所要的。

兩個光閥的級聯已經由SEOS在US5978142中加以提出。儘管此方法可能是有效的降低在黑色上的光洩漏，但是其係影響光轉換效率，因為在 第一光閥、成像光學系統、反射鏡、等等中的損失可能會降低波峰亮度高達50%。再者，在一典型的HDR信號中，在波峰亮度與平均亮度之間的比例通常是較大的，因而在此例中甚至更多的光能將會被阻擋。

因此，一種針對於HDR投影器的較有效率的方法是使得一第一調變器只有在其中是需要的位置處分布光到一第二調變器之上。該第二調變器可以是具有一習知的"光閥類型"。此原理有時被稱為"光轉向(steering)"，其中該光轉向的射束經常是比一習知的照明光束更準直的。對於相同量的照明光輸入而言，此解決方案可以傳達更暗的黑色以及更亮的白色，並且因此傳達一更高的對比。

一種其中該第一調變器是基於一相位調變的LCOS裝置之方法已經由Light Blue Optics在WO2010125367A中加以提出。MTT Innovation係揭示用於射束轉向的LCoS相位調變器，亦即揭示在CA2884903中者。另一種其中一類比MEMS(微機電系統)裝置係被使用作為該第一調變器之方法係由Hoskinson及Stoeber：於2008年美國光學學會的"利用輔助的MEMS反射鏡陣列的高動態範圍的影像投影"加以描述。MEMS的使用的一益處是光轉向係變成與波長無關的。在一主要的彩色光束(例如，用於去斑的目的)及/或多個主要的彩色光束(例如，用於處理白光)中調變多個波長是可能的。

專利申請案WO2015172236係建議組合一習知具有單一振幅調變器的低動態範圍的投影器與一利用一相位調變器結合一振幅調變器的高動態範圍的投影器。這兩個投影器系統分別可以透過其個別的投影透鏡來傳達一影像，並且該些影像可被重疊在相同的投影螢幕上，因此該兩個投影機的輸出係被疊加的。

然而，此種雙投影器系統係面臨到一些挑戰。

例如，在子像素的精確度下，在該螢幕上重疊該兩個影像是困難 的，此例如是因為-在透鏡失真上的差異可能會產生失準，-若該些投影機係實體被堆疊置放，並且該些投影機中之一係傾斜以將該兩個影像的中心對準，則梯形失真可能會出現，此係由投影到一傾斜的表面之上所引起的，其之校正需要廣泛的垂直透鏡移位，-在具有側簾的戲院中，常見的實務是使用一不同的透鏡變焦因數來切換在小螢幕以及寬螢幕電影格式之間，並且標準精確度的變焦編碼以將兩個投影機切換在這些格式之間而且仍然維持子像素的精確度將會是不足的。

再者，當利用一增益螢幕時，由於在該投影透鏡之間的偏移，經加總的亮度變成是不可預期的。當利用單一投影器在一增益螢幕上時，在投影一白場時觀察到一熱點是正常的。對於每一個觀察者位置而言，此熱點在該螢幕上的位置是不同的。若該增益是適中的，則衰減(roll-off)是逐漸的，並且該影像整體仍然是可接受的。然而，在兩個投影機之下，每一個投影器係在該螢幕上的一不同的位置具有一熱點。但是該兩個點的位置係依據觀察者的位置而定，因此對於每一個觀察者而言，一第一投影器的亮度將會如何與一第二投影器的亮度加總是不同的。因此，所建議的是最小化在該兩個投影機之間的偏移。若該些投影機是相當大的，則此可以藉由折疊反射鏡來加以達成，然而此種折疊反射鏡係增加複雜度，而且該些反射鏡的穩定性是重要的(一個小移動可能會輕易地在該螢幕上位移該影像多個像素)。

再者，在一戲院應用中，每一可接入的影像信號都必須被加密，因此提供一輸入信號至兩個投影機並非只是簡單的信號分離。一特殊雙輸出的播出伺服器是所需的，其在每一個輸出上具有個別的加密。若該播出伺服器係被整合在該投影器內，則此部件亦將會需要被完全地複製，並且在該兩個播出伺服器之間的幀的精確同步是必須的。

此接下來的是，兩個獨立的投影機的使用係導致例如是：該投影透鏡、該振幅調變級、該輸入信號處理區塊(其包含內容解密)、以及該殼體的該些數量的構件的重複。

因此，使用一種其中一主要光源(或是基礎照明光源)以及提升光源(或是轉向的光源或準直的光源)係被設置在單一投影器內的實施方式是更有利的。該提升光源係照明該相位調變器，以便於產生該些光場。那些光場係和該主要光源的均勻的平的場結合，以傳達該振幅調變器的最終的照明。

然而，如同在WO2012145200中所建議的，當兩個光束係藉由以一不同的角度來照明空間光調變器來加以結合時，其它的複雜性係出現：

-該兩個光源的光展量(étendue)係被相加，並且若在該兩個光束之間有一間隙，則其係被增大。該空間光調變器係具有一有限的光展量，並且兩個光束都必須落在該空間光調變器的接受角度之內。

-在該結合之後，任何在該光學系統中的暈影(vignetting)(例如通常是發生在一DLP彩色結合稜鏡中)將會不同地影響到來自該提升光源的光與來自該基礎照明光源的光，此整體可能會導致亮度及色彩的假影，因為在該畫面中，在基礎照明與光轉向的照明之間的平衡是動態的。

-來自該提升光源的光係具有與來自該基礎照明光源的光不同的角度的特徵，此可能會導致：來自該光轉向的光將會離開該投影透鏡而成為一點光源，此係產生一嚴重的雷射安全上的危險。

當利用雷射光時，不同的(同調)光束的重疊到亮點位置之上將會產生干擾圖案，此亦以被動式光斑著稱的。由於沒有角度分集(angular diversity)被引入在源自於該光轉向的光中，因此該雷射光斑位準將會是不可接受地高的。

本發明的一目標是用以達成下列的任一個、某些個或是全部：-控制從光源發射的光的光展量。一空間光調變器係具有一有限的光展量，因而若光束是落在該空間光調變器的接受角度之內，則是較佳的；-在光束的結合之後，降低在該光學系統中的暈影；-控制具有不同的角度的特徵的光束；-控制離開該投影透鏡的光，以降低雷射安全上的危險；-降低在一投影的影像中的光斑。

本發明的一目標是提供一種用於結合用於一投影系統的光之系統，該投影系統係包括一提供一基礎照明光束的第一光源、一提供一準直的光束的第二光源、一用於提供角度分集給該準直的光束的微透鏡陣列，以及一用於結合該基礎照明光束以及該準直的光束成為一結合的射束的透射-反射的裝置。該微透鏡陣列可被設置在該透射-反射的裝置之前的該第二光源的該光學路徑中。該透射-反射的裝置可包括可以反射該基礎照明光束的區域，並且亦包括可以透射該準直的光束的光的區域。此係具有能夠擴散該準直的光束並且與該照明射束混合的優點，而不須擴散以及進一步加寬該照明射束。

此外，該系統可以包括一用於去斑該準直的光束的去斑裝置。此外，此裝置可以是至少部份由該微透鏡陣列提供的，該微透鏡陣列可以是靜止或移動的。此係具有降低光斑形成的優點。

額外或替代的是，該微透鏡陣列的每一個微透鏡的焦點可以位在該透射-反射的裝置的該些透射部件的平面內。此外，每一個微透鏡的焦點可以與該透射-反射的裝置的該些透射部件對準。此係具有最小化該準直的光束的非所要的干擾的優點。

額外或替代的是，該透射-反射的裝置可包括一針孔(pinhole)反射鏡，其係具有一透射或是不透明的基板，該基板係在第一側上具有一反射的塗層、以及穿過該基板及/或塗層的針孔。每一個針孔可以是和該微透鏡陣列的一微透鏡相關的。此外，該微透鏡陣列以及該透射-反射的裝置可被配置成使得每一個微透鏡的聚焦位置是在其相關的針孔中。此外，該些針孔的直徑可以是至少兩倍或至少三倍小於在兩個相鄰的針孔之間的距離，並且具有至少對應於該準直的光束的該較長的波長的艾里斑(Airy disk)在該透射-反射的裝置的平面中的投影。此外，該些針孔可被配置以濾除該準直的光束的較高階的繞射。

額外或替代的是，該微透鏡陣列可被配置成使得通過該透射-反射的裝置所透射的該準直的光束的該光展量係等於或小於藉由該透射-反射的裝置所反射的該基礎照明光束的該光展量。額外或替代的是，該微透鏡陣列可被配置以擴大該準直的光束的該光展量，直到該準直的光束的該光展量係等於或小於該反射的照明光束的該總光展量為止。此係具有降低光損失的優點。

額外或替代的是，該照明光束可以用一垂直或是接近垂直的角度、或是以一較佳的是在20到35度的範圍內的角度，來撞擊到該透射-反射的裝置之上。

額外或替代的是，該系統可以在該微透鏡陣列之前包括一用於調變該準直的光束的該光束的第一空間光調變器。額外或替代的是，可以有一用於調變該結合的射束的第二空間光調變器。此係具有該準直的光束可以與該基礎照明光束無關地被調變的優點。

額外或替代的是，該系統可包括一被配置在該結合的射束的該光學路徑中的第一TIR稜鏡(28)，使得該結合的射束(40)係藉由該TIR稜鏡(28)的該TIR表面來加以反射。此外，該系統可包括照明成像光學系統(41)以及一第二TIR稜鏡(42)，其係被配置成使得該結合的射束係藉由一第二TIR稜鏡(42)的該TIR表 面來加以反射。此外，該第一及第二TIR稜鏡可以相關一垂直於在該兩個稜鏡之間的該光學軸的軸反對稱地加以配置。

額外或替代的是，該第二空間光調變器(43)係被配置成使得藉由該第二TIR稜鏡的該TIR表面所反射的該結合的射束係以一對應於該基礎照明光束在該透射-反射的裝置上的該入射角度的角度到達該空間光調變器。額外或替代的是，一投影透鏡可被配置成使得藉由該空間光調變器(43)所反射的該射束係到達該投影透鏡。因此，該透射-反射的裝置的平面可被保持平行於該光調變器的平面，並且此係具有該聚焦可被保持在該整個影像都是均勻的優點。

額外或替代的是，該照明光束可被聚焦到該第二光調變器之上，並且該微透鏡陣列可以進一步被配置以保持該準直的光束在該平面中失焦的。

額外或替代的是，該透射-反射的裝置可包括一閃耀式(blazed)微鏡，其係具有藉由一閃耀角度所界定的傾斜的透射及反射的表面。此外，該閃耀角度可被選擇為與該第二調變器的該些微反射鏡的該傾斜角度相同的。此係具有容許該進入的準直的光以及該離開的結合的射束能夠是平行於該光學軸的優點，此可以是有利於例如是某些光調變器。

額外或替代的是，該微透鏡陣列的解析度至少是該準直的光束的該目標解析度的兩倍。

額外或替代的是，該微透鏡陣列可包括移動裝置。此外，該微透鏡陣列可以在一速度下被移動，使得在該微透鏡陣列的兩個相鄰的透鏡之間的一轉換係在一顯著地短於該幀時間的期間內發生。此外，該微透鏡陣列可以在一速度下被移動，使得在該微透鏡陣列的兩個相鄰的透鏡之間的一轉換係在該幀時間的十分之一或更短的期間發生。額外或替代的是，該微透鏡陣列的移動可以是沿著在該微透鏡陣列的針孔反射鏡的平面中的該水平方向、或是該垂直方向、或是兩者。此外，該移動的振幅可以延伸在複數個相鄰的微透鏡元件之 上，較佳的是至少5個。此係具有降低光斑的形成並且避免該針孔反射鏡被成像的優點。

提供一種利用一系統來投影影像之方法也是本發明的一目標，該系統係包括一基礎照明光束以及一準直的光束，該方法係包括以下的步驟：提供角度分集給該準直的光束，藉由該透射-反射的裝置來結合該基礎照明光束以及該準直的光束，該透射-反射的裝置係具有一反射區域以及透射區域，並且該反射區域係反射該基礎照明光束，而且該透射區域係透射該準直的光束，因而該透射-反射的裝置的該反射區域係反射該基礎照明，而且該透射-反射的裝置的該透射區域係透射該準直的光。此係具有能夠擴散該準直的光束並且與該照明射束混和，而不須擴散及進一步加寬該照明射束的優點。

此外，該方法可包括一提供去斑給該準直的光束的步驟。額外或替代的是，去斑以及提供角度分集的步驟可以同時加以執行。額外或替代的是，提供角度分集的步驟可以進一步包括增加該準直的光束的該光展量，直到其係等於或小於該反射的照明光束的該總光展量為止的步驟。此係具有能夠匹配該結合的射束至該光調變器的區域的優點，此係降低光損失。該增大的光展量亦增加眼睛的安全性。

額外或替代的是，反射該基礎照明光束到該透射反射的裝置之上的步驟可以在垂直或接近垂直的入射角度下、或是在一例如是在20到35度的範圍內的入射角度下加以執行。此係具有能夠選擇最適合該系統的例如是該第二光調變器的另一部分的配置的優點。

額外或替代的是，該方法可以包括一移動該用於提供角度分集的裝置的步驟。此外，該移動步驟可以在一短於該投影系統的該幀時間的速度下加以執行的，例如是短於該幀時間的十分之一。額外或替代的是，該方法可包括一在提供角度分集給該準直的光束的步驟之前調變該準直的光束的步驟。額 外或替代的是，該方法可包括一調變該結合的射束的步驟。此係具有該準直的光束以及該照明光束可以與彼此無關地被調變的優點。

額外或替代的是，該方法可包括一在該透射反射的裝置的該平面中、以及在其中該結合的射束係被調變的該平面中提供該結合的射束的一聚焦的影像的步驟。

提供一種光學構件的配置也是本發明的一目標，其係用於一提供一基礎照明光束的第一光源以及一提供一準直的光束的第二光源，並且用於結合用於一投影系統的光，該配置係包括一用於提供角度分集給該準直的光束的微透鏡陣列、以及用於結合該基礎照明光束以及該準直的光束成為一結合的射束的透射-反射的裝置，該微透鏡陣列係被設置在該透射-反射的裝置之前的該第二光源的該光學路徑中，其中該透射-反射的裝置係包括用於反射該基礎照明光束的反射區域、以及用於透射該準直的光束的該光的透射區域。

1:基礎照明光源

2:基礎照明積分器

3:分色反射鏡

4:空間光調變器

5:移動式擴散片

6:相位調變器照明光源

7:相位調變器

10:基礎照明光束

11:準直的光束

12:偏振擾頻器

20:基礎照明光源

21:光束

22:積分柱

23:中繼透鏡

24:第二積分柱

25:照明光學系統

26:折疊反射鏡

27:折疊反射鏡

28:第一TIR稜鏡

30:微透鏡陣列

31:針孔反射鏡

32:中間的影像平面

35:相位調變器照明光源

36:準直的光束

37:相位調變器

38:折疊反射鏡

40:結合的射束

41:照明成像光學系統

42:第二TIR稜鏡

43:空間光調變器

44:投影透鏡

51:針孔

52:反射鏡層

56:微閃耀式針孔反射鏡

60:PBS(偏振分光鏡)

61:第三四分之一波延遲器

62:第一四分之一波延遲器

63:第二四分之一波延遲器

60-63:步驟

64:全反射鏡

65:折疊反射鏡

圖1係展示本發明的一實施例。

圖2係展示本發明的一實施例，其係包括在一相對於該射束結合構件的法線的角度下的一基礎照明光束以及一準直的光束的結合。

圖3a係展示根據本發明的一實施例的結合透射-反射的裝置的一微透鏡陣列。

圖3b係展示根據本發明的一實施例的結合包括一微閃耀式針孔反射鏡的透射-反射的裝置的一微透鏡陣列。

圖4係展示本發明的一實施例，其係包括在一垂直於該射束結合構件的方向的一基礎照明光束以及一準直的光束的結合。

圖5係展示如同在本發明的實施例中所利用的一種方法的流程。

定義

一透射-反射的裝置是一可以接收光的光學元件，其係被配置以部份地透射以及部份地反射。其可被設計來接收光以用於在一第一側透射，並且同時接收光以用於在該第二側反射。此例如可以藉由針孔反射鏡來加以實施，亦即一種在一側上具有一反射塗層並且設置有具有一任意形狀的針孔之裝置。該基板可以是透射的，在此情形中，該反射塗層並不需要被施加在該些針孔之處。該基板亦可以是不透明的，在此情形中，該些針孔是穿過該基板以及該反射塗層。或者是，該基板可以是透射的，並且包括在一第一側或是主要的表面上的一反射的表面塗層，其中該反射的表面塗層係遍及該處而被施加的。替代或額外的是，該些針孔可被一塗層所替換或是覆蓋，該塗層是透射的，至少是對於被接收到以用於在該第一側上透射的光而言。替代或額外的是，該塗層可以具有分色或是偏振性質。若被接收以用於透射的光例如具有有限的頻譜內容且/或被偏振，則覆蓋該些針孔的塗層仍然可能反射該頻譜的其餘部分、以及來自被接收以用於反射的光的正交的偏振。該裝置可以在該些針孔及/或被塗覆的部件的周圍的區域上包括一高反射的表面。吾人亦可以考量一選擇性地反射及透射的表面，其係完全地覆蓋該區域。一透射-反射的裝置例如可以是一平面或微閃耀式針孔反射鏡。針孔可以藉由蝕刻例如是一金屬或介電的反射塗層來加以獲得。在該針孔塗層之下或是之上，一額外的偏振及/或分色塗層可被施加，其對於來自該準直的光束的光而言是透射的。

一針孔是一小的圓形孔洞，其通常具有一幾微米到約一百微米的直徑。在本發明的實施例中，針孔係被設置在一基板中以讓光通過，該些針孔 的直徑至少是和該針孔相關的光束的較長的波長的艾里斑的半高全寬。在本發明的實施例中，相關於一微透鏡陣列的一陣列的針孔係被設置，每一個針孔的直徑較佳的是至少兩倍或至少三倍小於在兩個相鄰的針孔之間的距離。

本發明的針孔反射鏡係被使用於該準直的光束，該準直的光束在本發明的實施例中係包括一紅光、一藍光、以及一綠光成分。因此，該較長的波長是該紅光成分，例如是在一700nm的波長。因此，該艾里斑係針對於該較長的波長，亦即700nm而被計算出。該已知的公式1.22λ/d將被使用，其中d是該孔徑的直徑，在此例中是該微透鏡陣列的小透鏡的直徑。然而，如同在本發明的實施例中，該光束係以一角度來撞擊該針孔反射鏡，該艾里斑將會因為該角度而被增大。因此，用於該些針孔的最小的直徑的計算所需要考量的是該艾里斑在該針孔反射鏡的平面中的投影的最大的直徑。

一微透鏡陣列係包括一陣列的微結構(例如，凸面的結構)，其可以作用為具有在次mm範圍內的尺寸的透鏡，每一個透鏡係具有一聚焦平面。

一照明光束(或是一基礎照明光束)係具有一均勻的分布的光，其理想上可以在盡可能小的光損失之下，填滿在一投影系統中的空間光調變器的光展量。

一準直的光束(或是一轉向的光束或光轉向射束)係包括一高度準直的光束，其可以被指向在該空間光調變器上的其中一較高的照明是所需的所選的位置處，例如是亮點。

和雷射投影相關的常見的問題中之一是光斑的存在，因而有各種的方式來處理光斑的形成。例如，該基礎照明光束以及該轉向的光束兩者分別填滿該空間光調變器的整個光展量是有利的。在此例中，對於兩個光束而言，光斑縮減係被最大化，並且該雷射安全性的風險係被最小化。此可以藉由限制該基礎照明的光展量至該光轉向射束的光展量，並且導引兩個照明射束通過該 移動式擴散片(diffuser)來加以達成。然而，其將會增加顯著的金融成本，例如是更昂貴的RGB雷射光源。若一較大的光展量(但仍然是小於該空間光調變器的光展量)係被接受，則較低成本的RGB雷射、雷射磷光體光源、以及電弧燈光源可被利用於該基礎照明射束。然而，若此種照明射束係穿過在該準直的光束的中間的影像平面的擴散片而被傳送，則其光展量將會變成是過大的。因此，如同在圖1中所示，在擴散該準直的光束之後結合該些影像將會是更佳的。

微透鏡陣列的解析度

一微透鏡陣列是一個一維或二維陣列的透鏡，其中每一個透鏡的直徑通常是在次mm範圍內。該微透鏡陣列的解析度是在該陣列中的兩個相鄰的元件(例如是在其個別的中心)之間的距離。

例如是準直的光束的光的解析度

該準直的光束的解析度可以藉由該光束在最終的影像上可以佔用的最小的面積來加以表示。此值可被表示為相對於總影像面積的一比例。

舉例說明的實施例的詳細說明

本發明將會相關特定實施例並且參考特定圖式來加以描述，但是本發明並不限於此，而是只藉由該申請專利範圍來加以界定。所描述的圖式只是概要的，而非限制性的。

再者，在說明中以及在申請專利範圍中的術語第一、第二、第三與類似者係被使用在類似的元件之間做區別，因而並不一定用於描述一順序或是依時間前後排列的順序。該些術語在適當的情況下是可互換的，並且本發明的實施例可以用與在此敘述或描繪之外的其它順序來運作。

再者，在說明以及申請專利範圍中的術語頂端、底部、之上、之下與類似者係為了描述的目的而被使用，因而並不一定用於描述相對的位置。如此所利用的術語在適當的情況下是可互換的，並且在此所述的本發明的實施 例可以用與在此敘述或描繪之外的其它朝向來運作。用在申請專利範圍中的術語"包括"不應該被解釋為受限到被表列在之後的手段；其並不排除其它的元件或步驟。其必須被解釋為指明所參照到的所述的特點、整數、步驟或構件的存在，但是並不排除一或多個其它特點、整數、步驟或構件、或是其之群組的存在或增加。因此，該詞句"一種裝置係包括手段A及B"的範疇不應該受限於裝置只由構件A及B所構成。其係表示有關於本發明，該裝置中相關的構件只有A及B。類似地，將注意到的是同樣用在該說明或申請專利範圍的術語"耦接"不應該被解釋為受限於只有直接的連接。因此，該詞句"一裝置A耦接至一裝置B"的範疇不應該受限於其中裝置A的一輸出係直接連接至裝置B的一輸入的裝置或系統。其係表示在A的一輸出與B的一輸入之間存在一路徑，該路徑可以是一包含其它裝置或手段的路徑。

圖1係展示本發明的一實施例，其中該基礎照明光源1係提供一基礎照明光束10，該基礎照明光束10係進入例如是射束成形的光學系統，該射束成形的光學系統係可被利用以在該空間光調變器的區域之上提供均勻的照明。例如，該光束10可以進入一基礎照明積分器2，並且可以進一步藉由一分色反射鏡3來加以透射。一第二光束係由一相位調變器照明光源6所提供的，其可以在通過一相位調變器7以及一移動式擴散片5(位在一中間的影像平面)之後提供一準直的光束11。該移動式擴散片5可以作用為或是貢獻到一去斑裝置。該基礎照明光束10以及該準直的光束係藉由一射束結合器來加以混合或結合，其例如是藉由透射該第一基礎照明光束10並且反射該準直的光束11的分色反射鏡3。該結合的射束在其到達該空間光調變器4之前，亦可以進一步進入一偏振擾頻器12。該系統亦可包括一或多個成像透鏡(在圖1中並未被編號)。

一種在該光轉向路徑中降低或是貢獻到該準直的光束11的雷射光斑的縮減的方式是在一中間的影像平面中使用一移動式擴散片5。若一選配地 具有一針孔反射鏡的微透鏡陣列係被使用作為一擴散片，則移動此構件亦可以幫助降低該些個別的微透鏡元件及/或針孔在最終的影像中的可見度。

然而，目前是難以設計分色濾波器或反射鏡以用於非偏振光，尤其是結合一在入射的角度上具有一大的變異的光束，並且具有陡峭的波長邊緣特徵(衰減)的濾波裝置。再者，在一第一情形中利用一偏振分光鏡或是在一第二情形中利用一分色射束結合器係在用於該基礎照明的光源1的選擇上施加限制。例如，在該第一情形中，該分色濾波器或是反射鏡可能必須支援偏振光，而在該第二情形中，其可能需要具有一窄的頻譜。在該第一情形中，當該光源是非偏振的，則偏振恢復(recuperation)可被實施以最小化光損失，但是此將會加倍該射束的光展量。在該第二情形中，若該光源係包括一寬頻頻譜，則頻譜分離可以藉由濾波來加以達成，但是此將會降低光輸出的強度。若該系統應該能夠處理彩色3D成像，則額外的複雜性係產生。

因此，一更佳的方法將會是在不利用任何濾波器下，在一其中該準直的光束的光展量仍然是小的位置處結合該些光束。但是此可能會衝突到擴張該準直的光束的角度的空間至該空間光調變器的整個光展量的需求：

-若該基礎照明光束10以及該準直的光束的結合係在擴散之前加以執行，則該基礎照明的光展量將會被擴展到超過該空間光調變器的光展量，因而光將會從該基礎照明光束遺失。

-若擴散係在該基礎照明光束10以及該準直的光束的結合之前加以執行，則該些光束的光展量的總和將會是該空間光調變器所能夠接受的兩倍，因而光將會從該基礎照明光束或是該準直的光束、或甚至是從該兩者遺失。

本發明的實施例可以使用一微透鏡陣列而不是一擴散片，以將該角度分集引入在該光轉向射束中。因此，該微透鏡陣列是一角度分集產生器的一個例子。該微透鏡陣列較佳的是亦可以降低在該光轉向射束中的光斑。因此， 該微透鏡陣列是一去斑裝置的一個例子、或是可以貢獻到一去斑裝置。去斑可以藉由移動該微透鏡陣列本身來加以改善。

該微透鏡陣列可以將該準直的光束聚焦在複數個小點中。該光轉向射束以及該基礎照明射束可以在不增加該光展量下加以結合。此可以藉由在該些焦點的位置處提供一例如是針孔反射鏡的透射-反射的裝置來加以獲得，使得該準直的光束的聚焦係與該透射-反射的裝置的透射部件，亦即針孔重合。

專利US6094294係揭示一光學調變器裝置，其係包括一聚焦調變的光到一針孔陣列之上的微透鏡陣列。然而，該針孔陣列係在該光學調變器維持未變形時被用來透射光，並且阻擋非所要的光到達該螢幕。因此，只有一習知的照明光束在使用中，而且並沒有教示該針孔陣列如何可以與該聚焦的光不同地管理進入的照明光。

該微透鏡陣列的解析度較佳的是足夠高的，至少是兩倍並且較佳的是至少10倍高於該光轉向射束的解析度(參見在以上的定義段落)，以避免限制到該光轉向射束的解析度。該準直的光束在被投影的影像上的最小的面積可以是大約該總影像面積的10%。

例如：該準直的光束在被投影的影像上的寬度可以是大約該總影像寬度的10%。對於一具有4000×2000像素的4k顯示器而言，此將會是表示400×400像素(由於假設的是該些點是圓的)。一像素大約是7.6微米，因此400像素大約是3mm。該透鏡間距應該是至少10倍小於最小的亮點尺寸(解析度)。因此，在本例子中，吾人可以選擇一0.1mm的透鏡間距，此係使得該透鏡間距30倍小於最小的亮點尺寸。

為了維持在該微透鏡陣列以及該些針孔之間適當的對準，將該兩個元件整合在相同的光學部件或基板之內是較佳的。此種配置的一不利之處將會是其中該基礎照明耦合通過該些針孔的一些光損失，但是此將會遠小於以上 所提及的因為該光展量的不匹配的光損失。該反射鏡可以是一分色反射鏡，例如是反射超過95%，並且較佳的是超過98%的光。為了讓此配置良好的作用，來自該光轉向的光將會需要保持盡可能準直的。該針孔較佳的是足夠大到容納在該準直的光束中的角度的變化，並且足夠小到盡可能小的干擾該基礎照明光束的反射。較佳的是盡可能多的反射該基礎照明光束。該針孔大小的尺寸可以是依據該系統的配置而定，例如是撞擊在該針孔上的準直的光束的最糟情況的角度。例如，假設+/-2度的最糟情況的角度(相關標稱的入射角度，對於一閃耀式配置而言(例如是包含一微閃耀式反射鏡56，見於圖3b)，此將會是垂直入射+/-2°，對於其它配置而言，其將會是24°+/-2°)、一100微米的微透鏡間距以及一0.5mm的基板厚度，一介於30到45微米之間的針孔尺寸係適當的。此係表示7%到16%的總面積是針孔面積、或者換言之，93%到84%的總面積是反射的。

一般而言，可允許的針孔的最小的尺寸係對應於該艾里斑的大小。然而，該準直的光束撞擊在該針孔上的角度係將被考量。例如，將被考量的艾里斑的大小是該艾里斑在相對該光學軸傾斜的基板上的痕跡。

該些針孔的直徑的尺寸較佳的是至少兩倍或至少三倍小於在兩個相鄰的針孔之間的距離。

該針孔可以進一步具有濾掉較高階的繞射的功能。由於以一大於相對該標稱入射角度的+/-2度的接受角度的角度進入的光將不會通過該針孔。

圖2係展示本發明的一實施例。該基礎照明光源20係產生一光束21，該光束21可以進入射束成形的光學系統。例如，該光束21可以進入一積分柱22、一中繼透鏡23、一第二積分柱24、照明光學系統25，並且接著藉由一折疊反射鏡26來加以反射，藉由另一照明光學系統25而被重新成像，另一折疊反射鏡27，並且進入一第一全內反射(TIR)稜鏡28，並且接著藉由透射-反射的裝置來加以反射。該透射-反射的裝置可以是一針孔反射鏡31，其係位在一中間的影 像平面32中。該相位調變器照明光源35係提供該準直的光束36，其係入射在該相位調變器37上，離開該相位調變器的光係藉由一折疊反射鏡38而被反射朝向該微透鏡陣列30，該微透鏡陣列30係運作為一角度分集產生器。該光係接著藉由一針孔反射鏡31來透射。該微透鏡陣列係運作為一射束結合器的部分。該微透鏡陣列30係聚焦該準直的光，使得該些微射束可以透過在針孔反射鏡31中的針孔透射的。該反射的照明光以及該透射的準直的光可以離開該針孔反射鏡31而成為一結合的射束40，其中該結合的射束係具有降低的光斑，並且具有一光展量是對應於該第一及第二射束的最大的光展量。因此，該微透鏡陣列亦可以作用為一去斑裝置、或是作用為一去斑裝置的部分。該結合的射束40係藉由該第一TIR稜鏡28的TIR表面來加以反射。該射束40接著係進入該照明成像光學系統41，並且藉由一第二TIR稜鏡42的TIR表面來加以反射，該第二TIR稜鏡42有利的是與該第一TIR稜鏡28反對稱地加以配置。該射束接著係落在該空間光調變器43之上，再次通過該第二TIR稜鏡42並且最後係到達該投影透鏡44。注意到的是，該反對稱的TIR稜鏡的設置係被用來成像該準直的光+基礎照明的中間的影像到該空間光調變器43(即由數位微鏡裝置(DMD)調變器所實施)之上。此包括該第一TIR稜鏡28以及該第二TIR稜鏡42的對稱的TIR稜鏡的設置(其中該第一及第二TIR稜鏡係被配置為彼此的鏡像(相對於一垂直於該光學軸並且位在該兩個TIR稜鏡之間的軸))的優點是該中間的影像平面32係平行於該空間光調變器43，使得一良好的聚焦(或是一受控的散焦量)可以在該整個DMD之上達成。

由於該些TIR稜鏡的反對稱的配置以及該對應的透射反射的裝置與該第二光調變器，該基礎照明光束在該透射-反射的裝置上的入射角度以及該結合的射束在該第二空間光調變器上的入射角度係彼此互為相反的(+X以及-X)，並且在一較佳實施例中是對應於該第二空間光調變器的傾斜角度的兩倍。

該基礎照明光源20可以是一習知的雷射光源，例如是一叢集，接著是一雙積分器系統(由23、24所形成)，即如同例如是在WO2012139634A1中的別處所敘述者。該第二積分器柱24的出口可以藉由成像的光學元件(即25、26、27及28)而被成像到其中一針孔反射鏡31可被置放的中間的影像平面32之上。不同於一習知的用於一DMD的照明系統，該光係從該TIR的前面以一角度進入，並且因此可以用對應的負角度而被反射朝向該空間光調變器43。大多數的DMD晶片可以藉由傾斜該些個別的反射鏡來運作，以將該進入的光反射到該投影透鏡之上、或是離開該投影透鏡(例如到一散熱器)。該傾斜角度例如可以是在10°到12°的範圍中。例如，在目前的DMD裝置下，該傾斜角度是12度，因此最佳的照明角度是24度。其它常見的傾斜角度例如是10或17度。由於該照明角度應該是該傾斜角度的兩倍，因此20到35度是一較佳的範圍。

該光接著可以用一大於該傾斜角度的角度(例如是該傾斜角度的兩倍)撞擊在該TIR上，以便於收集該光的全部。該準直的光束可被利用以在該影像的其中光或是更多的光係存在的部分，主要是其中所需的部分之處提供一"亮點影像"，因而此影像可以精確地被轉移至該DMD晶片(或是光調變器)是重要的。由於本發明的實施例係使得該光以一角度撞擊到該DMD晶片(或是光調變器)之上成為可能的，因而此轉移可以在高精確度之下加以執行。該照明光束亦受益於此傾斜，因為其係致能在該光束橫截面以及該DMD晶片(或光調變器)的區域之間有更佳的匹配，因而幾乎沒有光落在該DMD晶片(或光調變器)之外。儘管一些散焦可能是有利的(例如，用以平滑化在該亮點影像以及該微透鏡陣列與針孔結構中的假影)，但較佳的是在該DMD的區域之上的散焦的量係固定的。該微透鏡陣列現在是處於相對於該光學軸的法線的一角度，但是此影響可以在計算相位模式時加以補償。

圖4係展示本發明的一替代實施例。在此實施例中，該基礎照明 係和該亮點照明分別在該透射-反射的裝置(例如31)上以及在該微透鏡陣列30上的一零度的入射角度下加以結合。

該基礎照明光源20係產生一光束21，該光束21可以進入射束成形的光學系統。例如，該光束21係進入一積分柱22、一中繼透鏡23、一第二積分柱24、照明光學系統25，並且接著藉由一折疊反射鏡26來加以反射，以藉由另一照明光學系統25而被重新成像到該中間的影像平面32之上。該基礎照明射束係藉由一PBS(偏振分光鏡)60而被分光成為兩個正交的偏振。

該基礎照明射束的一第一偏振方向係通過一第一四分之一波延遲器62，並且接著藉由包括一針孔反射鏡31並且位在一中間的影像平面32中的透射-反射的裝置來加以反射。該返回的反射的基礎光係再次通過該第一四分之一波延遲器62，並且該偏振方向係經由該第一四分之一波延遲器62的雙重通過而被旋轉90°，使得該光現在係通過該PBS 60。

該基礎照明射束的一第二偏振方向係通過該PBS 60而到一第二四分之一波延遲器63，並且接著藉由全反射鏡64來加以反射。該返回的反射的基礎光係通過該第二四分之一波延遲器63。由於該偏振方向現在係經由該第二四分之一波延遲器63的雙重通過而被旋轉90°，該光現在係藉由PBS 60而被反射。最後，該基礎照明射束的兩個偏振方向係再次被結合成為結合的射束40。

該相位調變器照明光源35係提供該準直且線性偏振的光束36，其係落在該相位調變器37上，離開該相位調變器的光係藉由一折疊反射鏡38而被反射朝向該微透鏡陣列30，並且接著藉由該針孔反射鏡31來加以透射。該微透鏡陣列30係聚焦該準直的光，因而該些微射束可以透過該針孔反射鏡31的針孔來加以透射。一具有其與該第一四分之一波延遲器62正交的緩慢的軸的朝向的第三四分之一波延遲器61係被加入，以維持該亮點照明射束的線性偏振，使得其係維持適當的偏振以供該射束通過PBS 60。該照明光的反射的第一部分以及 該透射的準直的光可以離開該針孔反射鏡31。該照明光的第二部分係在該PBS60之後加入，因而所有的光都結合成為一射束40，其中該結合的射束係具有降低的光斑，並且具有一光展量係對應於該第一及第二射束的最大的光展量。因此，以上提及的光學構件係提供一角度分集產生器以及一去斑裝置。該射束40係接著經由折疊反射鏡65而進入該照明成像光學系統41並且通過一第二TIR稜鏡42，使得該射束係落到該空間光調變器43之上。其接著係再次通過該第二TIR稜鏡42，並且最終到達該投影透鏡44。

注意到的是，若該準直的亮點照明射束具有一不同的偏振，則該全反射鏡64以及該針孔反射鏡31的位置可以互換。同時，該微透鏡陣列30的位置係接在該針孔反射鏡31的位置的後面。若為所要的話，兩個亮點射束可被提供為具有正交的偏振，並且微透鏡陣列及針孔反射鏡係被設置在全反射鏡64以及針孔反射鏡31之位置處。此可以是有用於增加在該亮點射束中的總功率。

注意到的是，在圖4的設置中，該中間的影像平面32以及該空間光調變器43不再是平行的，此將會稍微劣化在該空間光調變器43的位置處，尤其是在角落處的亮點的聚焦品質。然而，該些射束保持在軸上的實際狀況將會降低該照明光學系統25以及該照明成像光學系統41的複雜度及大小。

在任意的實施例中，該微透鏡陣列30都可被設計以運作為一角度分集產生器。例如，該微透鏡陣列30可以引入一角度的擴散範圍是類似於在該基礎照明中的角度的擴散(或是一類似的f值)。該針孔反射鏡30可以使得針孔與其中該光聚焦(針對於該特定的入射角度)的點對準。該微透鏡陣列可以在一速度下加以移動，使得在該微透鏡陣列元件中的兩個相鄰的透鏡之間的轉換係發生在一顯著地短於幀時間的期間內(例如，在該幀時間的十分之一或是更短的期間)。移動可被引入在該微透鏡陣列的針孔反射鏡的平面中的x(水平的)以及y(垂直的)方向上。此係為了避免被動式與主動式光斑、以及由於該微透鏡陣列與針 孔元件所造成的一固定模式的亮度變化。因此，該微透鏡陣列以及針孔元件可以在本發明的任意實施例中被設計以運作為一去斑裝置。較佳的是，該移動的振幅係延伸在數個相鄰的微透鏡元件(例如是5個或更多個透鏡元件)之上，以平均在數個小透鏡針孔結合之上的亮度，因此變成較不容易受到小缺陷影響的。除了該移動之外，該微透鏡陣列30的影像可被保持避免清晰聚焦在該空間光調變器43，因而該聚焦平面可以是相對於該空間光調變器43的平面稍微位移的。此係容許來自相鄰的微透鏡陣列元件的光能夠被混合，因而該些針孔在最終投影的影像中變成是較不可見的。較佳的是，該些透鏡係被配置成一個六角形陣列，使得在相鄰的焦點之間的距離是固定的，因而該光混合在每一個方向上都是均勻的。較佳的是，該微透鏡陣列可被置放成稍微在該中間的影像平面的外部。例如，該聚焦移位較佳的將會是超過在相鄰的針孔之間的距離的2.5倍，但是例如不超過10倍。

一擴散片的位移係相關於例如是該透鏡解析度的尺寸(如上所解說的)。為了確保有良好的覆蓋，例如是5倍的透鏡間距的一手段可被利用。在以上的例子中，該透鏡間距是0.1mm，因此該擴散片的位移應該覆蓋5×0.1mm=0.5mm。該頻率可以如下地被計算出：若該幀率的頻率是60Hz，並且該DMD反射鏡可以支援在一幀中的64位元平面(此係受限於該DMD微反射鏡的物理以及該驅動電路的限制)，則1/64×1/60sec是該DMD取樣該光的最小的時間，該微透鏡陣列擴散片的位移在此期間理想上是至少1個透鏡元件，以具有完整的亮度平均。因此，若該擴散片係移動超過5個透鏡元件，則其應該在一高於768Hz(60×64/5)的頻率下移動。

然而，假影可能而且將會是小於1LSB，因此即使在較慢的速度下，假影仍然不被預期變成可見的。尤其是結合該針孔反射鏡到該DMD成像器之上的散焦的成像(其亦散開來自該針孔的光，並且在相鄰的小透鏡元件以及針 孔之間混合)。

該微透鏡陣列結合一針孔反射鏡31的一特寫係被展示在圖3a中。該針孔反射鏡31係包括一反射鏡層52以及複數個針孔51。針孔的數量係對應於微透鏡的數量。該照明光束21係撞擊在該針孔反射鏡的反射鏡側上，並且被該些反射鏡層52所反射。該準直的光束36係進入該微透鏡陣列30，在此是在一角度下進入的，並且每一個微透鏡陣列元件可以將所接收到的光束聚焦到該些針孔51上，使得該焦點是位於該針孔之內。

在一替代實施例中，該平面的針孔反射鏡可以被一微閃耀式針孔反射鏡56所取代，即如同在圖3b中所示者。當該第二調變器是一DMD調變器時，該閃耀角度較佳的將會是被選擇成與該第二調變器的微反射鏡的傾斜角度相同的。

當在該微透鏡陣列的表面之上的該些入射角度是固定的(當該照明是遠心的(telecentric))，在該微透鏡的中心以及對應的針孔的中心之間的相對的偏移也是固定的，並且在垂直入射時等於零。在此例中，在相鄰的透鏡元件之間的距離(透鏡間距)係與在相鄰的針孔之間的距離(針孔間距)相同的。

然而，當在該微透鏡陣列的表面之上的入射角度變化時，在該微透鏡的中心以及對應的針孔的中心之間的偏移較佳的是亦被改變，以便於保持該針孔的直徑盡可能的小。在此種情形中，在相鄰的透鏡元件之間的距離(透鏡間距)較佳的是不同於在相鄰的針孔之間的距離(針孔間距)。

例如，假設一0.7"相位調變器係在一140mm的距離處產生一具有相同尺寸的光轉向的中間的影像。在該微透鏡陣列的中心，在水平方向上的入射角度將會是在+3.3°到-3.3°的範圍內。但是在左側的入射角度將會是在-0°到+6.6°的範圍內，並且在右側它們將會是在-6.6°到+0°的範圍內。並非是定出孔洞的尺寸以容納從-6.6°到+6.6°的整個範圍，而是定出孔洞的尺寸以只容納+3.3°到 -3.3°的範圍，並且逐漸地移位該些針孔的中心來容納聚焦位置的偏移將會是較佳的。在以上的例子中，並且假設一0.5mm的具有熔融的二氧化矽的基板厚度，若該微透鏡陣列的間距是100μm，則該針孔反射鏡的間距較佳的是100.19μm，以補償增加的平均轉向角度。

在本發明的另一實施例中，其它的去斑裝置可被利用，例如是額外地加以利用。例如，該第一調變器亦可被利用以降低光斑，其係結合上述的透射-反射的裝置或是個別地加以利用。該相位調變器可以是一微機電的裝置。該第一調變器可被利用於光轉向並且作為一種手段以降低被動式雷射光斑，其係藉由隨著時間改變位置，使得藉由不同的光斑圖案在人視覺的系統的積分時間之上的時間平均，所感受到的被動式光斑係被降低。

此種去斑方法或去斑裝置例如可以利用一光轉向PTT(平移、傾斜)微機電的裝置來加以實施為該平移功能的一調變，而同時維持相同的水平及垂直傾斜的位置。此將會表示在單一反射鏡元件之下的三個致動器係接收共同的半隨機調變信號。

或者是，另一種去斑方法或去斑裝置可被利用。例如，該傾斜的一非常次要的半隨機調變可能是足以降低該被動式光斑，儘管其係在該亮度圖案上造成可忽略的移位。幾微米的位移將不會顯著地影響在該第二調變器上的亮度分布。

或者是，另一種去斑方法或去斑裝置可被利用。例如，產生用一交替的方式來傳達所要的亮度圖案的一序列的驅動信號也是可能的(例如，多個解決方案是可能傳達一充分的結果)。每一個驅動情況將會產生一不同的光斑圖案，並且在多個光斑圖案上的時間平均將會降低所感受到的被動式光斑。此方法的缺點是當該第一調變器係從一圖案轉變至下一個圖案時，在該第二調變器上的亮度圖案也會轉變。並且因為在此時點的亮度是未知的，該第二調變器應 該被切換成黑色(暗的時間)。

圖5係展示描繪一種被使用在本發明的實施例的任一個中之方法的流程圖。在步驟60中，角度分集例如是藉由一微透鏡陣列而被提供給該準直的光束。如同在圖3a或3b中可見的，該準直的光束以及該基礎照明光束係從相反的方向撞擊在該透射-反射的裝置上。該基礎照明射束係撞擊到該透射-反射的裝置的反射區域之上，其在步驟61中是反射該基礎照明射束。同樣見於圖3a或3b，該準直的光束係撞擊到與該反射側相反的側之上。該透射-反射的裝置現在是透射該準直的光束(步驟62)，並且將其與該基礎照明光束結合(步驟63)。

21‧‧‧光束

30‧‧‧微透鏡陣列

31‧‧‧針孔反射鏡

36‧‧‧準直的光束

51‧‧‧針孔

52‧‧‧反射鏡層

Claims (42)

1. 一種具備使用於結合用於投影系統的光之光學構件的設備，該投影系統係具有提供一基礎照明光束的一第一光源、以及提供一準直的光束的一第二光源，該設備係包括用於提供角度分集給該準直的光束的一微透鏡陣列、以及用於結合該基礎照明光束及該準直的光束成為一結合的射束的透射-反射的裝置，該微透鏡陣列係被設置在該透射-反射的裝置之前的該第二光源的一光學路徑中，其中該透射-反射的裝置係包括用於反射該基礎照明光束的反射區域、以及用於透射該準直的光束的該光的透射區域，且其中該微透鏡陣列的每一個微透鏡的一焦點係位於該透射-反射的裝置的透射部件的一平面內。
2. 一種包括根據申請專利範圍第1項之具備光學構件的設備之系統。
3. 根據申請專利範圍第2項之系統，其進一步包括一用於去斑該準直的光束的去斑裝置。
4. 根據申請專利範圍第3項之系統，其中該去斑裝置係至少部分由該微透鏡陣列提供的，該微透鏡陣列可以是可移動的、或是靜止的。
5. 根據申請專利範圍第2項之系統，其中每一個微透鏡的該焦點係與該透射-反射的裝置的該些透射部件對準。
6. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其中該透射-反射的裝置係包括一針孔反射鏡，該針孔反射鏡係包括一透射或是不透明的基板，其係具有在其第一側上的一反射塗層、以及穿過該透射或是不透明的基板及/或該反射塗層的針孔，並且其中每一個針孔係和該微透鏡陣列的一微透鏡相關的。
7. 根據申請專利範圍第6項之系統，其中該微透鏡陣列以及該透射-反射的裝置係被配置成使得每一個微透鏡的該焦點是在其相關的針孔中。
8. 根據申請專利範圍第7項之系統，其中該些針孔的直徑係至少兩倍或是至少三倍小於在兩個相鄰的針孔之間的距離，並且具有至少對應於該準 直的光束的一較長的波長的一艾里斑在該透射-反射的裝置的一平面中的投影。
9. 根據申請專利範圍第8項之系統，其中該些針孔係進一步被配置以濾除該準直的光束的較高階的繞射。
10. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其中該微透鏡陣列係被配置成使得通過該透射-反射的裝置所透射的該準直的光束的光展量係等於或小於藉由該透射-反射的裝置所反射的該基礎照明光束的光展量。
11. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其中該微透鏡陣列係被配置以擴大該準直的光束的光展量，直到該準直的光束的該光展量係等於或小於所反射的該基礎照明光束的總光展量為止。
12. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其中該基礎照明光束係以在20到35度的一範圍內之一角度撞擊到該透射-反射的裝置之上。
13. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其中，該基礎照明光束到該透射-反射的裝置之上的一傾斜角度係垂直或接近垂直的。
14. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其中該些微透鏡係以一個六角形的陣列來加以配置。
15. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其進一步在該微透鏡陣列之前包括一用於調變該準直的光束的該光束的第一空間光調變器。
16. 根據申請專利範圍第15項之系統，其進一步包括一用於調變該結合的射束的第二空間光調變器。
17. 根據申請專利範圍第16項之系統，其進一步包括一被配置在該結合的射束的一光學路徑中的第一TIR稜鏡(28)，使得該結合的射束(40)係藉由該第一TIR稜鏡(28)的一TIR表面來加以反射。
18. 根據申請專利範圍第17項之系統，其進一步包括照明成像光學系統(41)以及一第二TIR稜鏡(42)，其係被配置成使得該結合的射束係藉由該第 二TIR稜鏡(42)的一TIR表面來加以反射。
19. 根據申請專利範圍第18項之系統，其中該第一TIR稜鏡及該第二TIR稜鏡係相關垂直於在兩個TRM稜鏡之間的一光學軸的一軸反對稱地加以配置。
20. 根據申請專利範圍第18項之系統，其中該第二空間光調變器(43)係被配置成使得藉由該第二TIR稜鏡的該TIR表面所反射的該結合的射束係以對應於該基礎照明光束在該透射-反射的裝置上的一入射角度的一角度到達該第二空間光調變器。
21. 根據申請專利範圍第17項之系統，其中一投影透鏡係被配置成使得藉由該第二空間光調變器(43)所反射的該結合的射束係到達該投影透鏡。
22. 根據申請專利範圍第16項之系統，其中該基礎照明光束係被聚焦到該第二空間光調變器之上，並且該微透鏡陣列係進一步被配置以保持該準直的光束在該透射-反射的裝置的該些透射部件的另一平面中失焦的。
23. 根據申請專利範圍第17項之系統，其中該透射-反射的裝置係包括一閃耀式微鏡，其係具有藉由一閃耀角度所界定的傾斜的透射及反射的表面。
24. 根據申請專利範圍第23項之系統，其中該閃耀角度被選擇為與該第二空間光調變器的微反射鏡的一傾斜角度相同的。
25. 根據申請專利範圍第2至4項的任一項之系統，其中該微透鏡陣列的解析度至少是該準直的光束的一目標解析度的兩倍。
26. 根據申請專利範圍第6項之系統，其中該微透鏡陣列係包括移動裝置。
27. 根據申請專利範圍第26項之系統，其中該微透鏡陣列係在一速度下被移動，使得在該微透鏡陣列的兩個相鄰的微透鏡之間的一轉換係在一顯著地短於一幀時間的期間內發生。
28. 根據申請專利範圍第27項之系統，其中該微透鏡陣列係在一速度下被移動，使得在該微透鏡陣列的兩個相鄰的微透鏡之間的一轉換係在該幀時間的十分之一或更短的期間發生。
29. 根據申請專利範圍第26項之系統，其中該微透鏡陣列由該移動裝置進行之一移動係沿著在該微透鏡陣列的針孔反射鏡的一平面中的一水平方向、或是一垂直方向、或是兩者。
30. 根據申請專利範圍第26項之系統，其中該移動的一振幅係延伸在複數個相鄰的微透鏡元件之上。
31. 一種利用包括基礎照明光束以及準直的光束的系統來投影影像之方法，該方法係包括以下步驟利用一微透鏡陣列來提供角度分集給該準直的光束，利用透射-反射的裝置來結合該基礎照明光束及該準直的光束成為一結合的射束，該透射-反射的裝置係包括反射區域以及透射區域，其中該結合的步驟係藉由利用該透射-反射的裝置的該反射區域以反射該基礎照明光束並且利用該透射-反射的裝置的該透射區域以透射該準直的光束來加以執行，且其中該微透鏡陣列的每一個微透鏡的一焦點係位於該透射-反射的裝置的該透射區域的一平面內。
32. 根據申請專利範圍第31項之方法，其進一步包括提供去斑給該準直的光束的步驟。
33. 根據申請專利範圍第32項之方法，其中提供去斑以及提供角度分集的步驟係同時加以執行的。
34. 根據申請專利範圍第31至33項的任一項之方法，其中提供角度分集的步驟進一步包括增加該準直的光束的光展量，直到其係等於或小於所反射的該基礎照明光束的總光展量為止的步驟。
35. 根據申請專利範圍第31至33項的任一項之方法，其中反射該基礎照明光束到該透射-反射的裝置之上的步驟係以在20到35度的一範圍內的一角度下加以執行的。
36. 根據申請專利範圍第31至33項的任一項之方法，其中反射該基礎照明光束到該透射反射的裝置之上的步驟係在垂直入射或接近垂直入射下加以執行的。
37. 根據申請專利範圍第31至33項的任一項之方法，其進一步包括移動用於提供該角度分集的裝置的步驟。
38. 根據申請專利範圍第37項之方法，其中該移動的步驟係在一短於該系統的一幀時間的速度下加以執行的。
39. 根據申請專利範圍第38項之方法，其中該移動的步驟係在一短於該幀時間的十分之一的速度下加以執行的。
40. 根據申請專利範圍第31至33項的任一項之方法，其進一步包括在提供角度分集給該準直的光束的步驟之前調變該準直的光束的步驟。
41. 根據申請專利範圍第31至33項的任一項之方法，其進一步包括調變該結合的射束的步驟。
42. 根據申請專利範圍第31至33項的任一項之方法，其進一步包括在該透射反射的裝置的一平面中、以及在其中該結合的射束係被調變的一平面中提供該結合的射束的一聚焦的影像的步驟。

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