CN1316290C - 光学系统和使用该光学系统的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过使用色鼓来提高光效率的显示装置。该显示装置包括路线透镜，用于使入射光全反射，并用于改变光的路径。该显示装置还包括色鼓，该色鼓具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片以圆筒状布置成面向从路线透镜输出的光的路径。此处，单元滤色片采用线性形状。由于由色鼓反射的光不会漏失到外部，因而可提高光效率。根据本发明，由于单元滤色片采用线性形状，因而可进行线性滚动，从而可简化信号处理算法。

Description

光学系统和使用该光学系统的显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示大型图像的装置，具体涉及一种通过使用色鼓来提高光效率的显示装置。

背景技术

最近，一种具有大型薄屏幕获得特性的平板显示器引起公众的关注，并预计取代屏幕大小受到限制和具有大体积的常规阴极射线管(CRT)。作为这种平板显示器，有液晶显示器(LCD)、等离子显示屏(PDP)、投影器等。在这些平板显示器中，投影器作为一种新型大屏幕显示器成为公众关注中心，投影器用于使由LCD形成的小型图像放大，并使该放大图像通过投影透镜投影到大屏幕上。

投影器包括：灯系统，用于生成光；光学系统，用于使生成光会聚；图像显示装置，用于根据输入的电信号用颜色来显示会聚光；以及投影系统，用于使显示颜色放大和投影。此处，图像显示装置分为透射型图像显示装置和反射型图像显示装置，透射型用于根据输入的电信号使入射光透射，反射型用于根据输入的电信号使入射光反射。具有细长优点的LCD主要用作图像显示装置。

最近，随着一种小型图像显示装置的开发，各种投影器正实现商业化。投影器一般分为单板型，双板型和三板型，单板型使用一片图像显示装置，双板型使用两片图像显示装置，三板型使用三片图像显示装置。使用一个图像显示装置来显示图像的单板型投影器目前正从成本和结构方面得到广泛利用。

单板型投影器可使用以下三种方式中的任何一种来表示白色：第一种方式是把R、G和B滤色片装到图像显示装置上，以便表示白色，第二种方式是把微型透镜装到图像显示装置上，以便在不同方向分离R、G和B色光，并表示白色，第三种方式是利用彩色转盘使R、G和B滤色片按时间顺序依次选择性透射。

图1示出了图像显示装置上装有滤色片的常规投影器，图2示出了图像显示装置上装有微型透镜的常规投影器。

参照图1，在图像显示装置120中，R、G和B像素122采用线性布置，并且各像素122上均装有滤色片124。由灯系统100生成的光由光学系统110会聚并入射到图像显示装置120内。此处，图像显示装置120根据输入的电信号用颜色来表示入射光。因此，根据输入到图像显示装置120的各像素122的电信号，用颜色来表示会聚光，并且该会聚光透射通过滤色片124或者由滤色片124反射。透射的颜色由投影透镜130放大并输出到屏幕140上。

然而，这样，由于三个像素(R，G，B)表示一个白光，因而图像显示装置120上的所有数量的像素都表示白色，其分辨率被减少到三分之一(1/3)。同样，由于需要如此大的区域来表示一个白色，因而分辨率下降。此外，由于装在图像显示装置120上的滤色片124不具有良好透射特性，因而会使光效率下降。

作为一种替代提议，参照图2，在图像显示装置160上布置微型透镜165，各微型透镜165均与R、G和B的三个像素161、162和163对应。在光学系统110和图像显示装置160之间设有单独的R、G和B反射镜152、154和156，以便进行分光，并按照特定角度分别把该分光施加给像素161、162和163。因此，由灯系统100生成的光通过光学系统110，由反射镜152、154和156分成色光，然后根据反射镜152、154和156的斜率以不同角度入射到图像显示装置160内。图像显示装置160通过微型透镜165接收从反射镜152、154和156输入的光，并把这些光发送到对应像素161、162和163，以便根据输入的电信号来表示颜色。

然而，即使这样，由于三个像素表示一个白色，其方式与把滤色片装到图像显示装置(图1所示)的方式相同，因而分辨率下降。

为了解决在图1和图2的方式中出现的分辨率下降的问题，已建议采用图3所示的方式。

图3示出了使用彩色转盘的常规投影器。

参照图3，图像显示装置180包括：白像素182、183和184，其布置成用一个像素表示一个白色；以及彩色转盘170，其位于灯系统100和光学系统110之间。彩色转盘170具有R、G和B透射滤色片174a、174b和174c，其布置在旋转盘的预定区域上。

随着由灯系统100生成的光入射到彩色转盘170内，彩色转盘170依靠电动机172旋转，以便把入射光顺次分成色光，并把分成的色光透射到光学系统110。然后，光学系统110把分成的色光会聚到图像显示装置180的一个白像素上，以表示白色。

由于上述方法可用一个白像素表示一个白色，因而与图1和图2所示的相关技术相比，可使分辨率提高三倍，但是亮度反而降低到三分之一(1/3)。这是因为彩色转盘170仅使各自透射滤色片174a、174b和174c的对应光透射，并且剩余光不被透射而是漏失，从而使光量减少。因此，光效率下降。

根据上述方式，分辨率良好，但是亮度不良。为此，正开发一种基于图3所示方式的技术，该技术可使从彩色转盘反射并漏失的光再利用，以提高光效率。

图4示出了设有路线透镜(road lens)的常规投影器。

参照图4，常规投影器包括：灯系统210，用于生成光；路线透镜220，其采用矩形形状，用于接收从灯系统210生成的光，使该生成光全反射和输出，并使该再输入光全反射和输出；彩色转盘230，用于使从路线透镜220输出的光选择性透射；会聚透镜240，用于使从彩色转盘230透射的光会聚；图像显示装置250，用于用颜色来表示会聚光；以及投影透镜，用于把由图像显示装置250表示的颜色放大和投影到屏幕270上。

灯系统210包括：光源212，用于生成光；以及椭圆反射镜214，用于对要输入到路线透镜220的生成光进行控制。因此，由灯系统210生成的所有光都入射到路线透镜220内。

路线透镜220包括内部，该内部采用光学玻璃或者光学塑料制成。或者，路线透镜220的内部可以是空白空间。而且，路线透镜220的外壁涂有全反射材料。此外，在输入表面222内形成开口224，以使由灯系统210生成的光可入射到路线透镜220的内部。除开口224以外的剩余区域226涂有反射材料。同样，期望的是，区域涂有反射材料，以使由彩色转盘230反射并输入到路线透镜220内的光再次反射并输出到彩色转盘230上。因此，路线透镜220通过开口224接收由灯系统210生成的光，使该光在内部全反射并把该光通过输出表面228输出到彩色转盘230。

尽管由灯系统210生成的光的亮度均匀性较低，然而该光依靠在路线透镜220的内部进行全反射，通过输出表面228均匀输出。此处，亮度均匀性根据路线透镜220的长度和介质种类而改变。

从路线透镜220输出的光通过彩色转盘230或者由彩色转盘230反射。此时，由彩色转盘230反射的光再次入射到路线透镜220内，在路线透镜220内部全反射，并再次输出到彩色转盘230。此处，输出到彩色转盘230的光的光程与从路线透镜220输出的光的光程不同。这是因为由彩色转盘230反射的光的角度和在路线透镜220内全反射的光的位置与第一输出光的角度和位置不同。例如，如果第一输出光通过路线透镜220的输出表面228的中心被输入到彩色转盘230，则由彩色转盘230反射的光可根据反射角度再次输入到除路线透镜220的输出表面228的中心以外的位置。而且，由于再输入光在路线透镜220内部的不同位置全反射，因而输出到路线透镜220的输出表面228的光的最终位置与第一输出到彩色转盘230的光的位置不同。同样，由于第一输出到彩色转盘230的光与最终输出到彩色转盘230的光不同，因而可使各色光透射。

彩色转盘230布置成在相同区域面向路线透镜220的输出表面228。R、G和B透射滤色片采用螺旋构成形成。通过采用螺旋构成来形成透射滤色片，可通过透射滤色片均匀地输出R、G和B色光。

这样，当彩色转盘230由螺旋滤色片组成时，通过彩色转盘230输出的色光具有弯曲边界表面234和236。

如图5所示，当彩色转盘230依靠电动机232旋转时，R、G和B透射滤色片顺次移动，以使对应色光选择性通过。此后，如果通过的色光通过会聚透镜240入射到图像显示装置250内，则出现具有弯曲边界表面234和236的色光。

为此，需要一种算法，用于把具有弯曲边界表面234和236的色光变换为线性类型的色光。然而，这种用于把具有弯曲边界表面234和236的色光变换为线性类型的色光的算法非常复杂，这会成为问题。

同时，为了把具有弯曲边界表面234和236的色光变换为线性类型的色光，要求的是把彩色转盘做得尽量大。然而，使用大彩色转盘会产生彩色转盘体积增加的问题。当然，即使把彩色转盘做得较大，边界表面234和236也不会完好地变换为线性布置。

而且，如图6所示，常规投影器的平板状彩色转盘230面向路线透镜220的输出表面228。为此，如果通过路线透镜220的边缘输出的光由彩色转盘230反射，则该反射光不会再输入到路线透镜，而是漏失到路线透镜220的外部。结果，通过路线透镜边缘输出的光的漏失会减少整个光亮度。

发明内容

因此，本发明是针对光学系统和使用该光学系统的显示装置而提出的，其能基本上消除由于相关技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种显示装置，在该显示装置中，使用圆筒状色鼓尽可能大幅减少在路线透镜和色鼓之间发生的光漏失，并从而提高光效率。

本发明的另一目的是提供一种显示装置，在该显示装置中，在圆筒状色鼓上设有矩形透射滤色片，以便输出线性边界表面，并从而简化显示装置的信号处理。

在以下说明中将部分地提出本发明的附加优点、目的和特点，其中，部分内容对于本领域技术人员在阅读以下说明时是显而易见的，或者可从本发明的实施中来领会。本发明的目的和其他优点可采用在本说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，正如在本文中具体体现和广泛说明地那样，提供了一种光学系统，包括：路线透镜，用于使从外部输入的光全反射，改变该光的路径并输出该光，其中所述路线透镜包括：输入表面，其具有：用于使从外部输入的光透射的开口，以及反射区域；侧部，用于使通过输入表面输入的光全反射；输出表面，用于输出从一个侧部全反射的光；反射表面，该反射表面与输出表面倾斜预定角度，以改变通过输入表面输入的光的路径；以及色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向光路径，以使从路线透镜输出的光选择性透射；以及会聚透镜，用于会聚通过色鼓透射的光，其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

色鼓的多个单元滤色片把表面布置成以曲面形式面向输出表面。或者，多个单元滤色片采用线性类型布置。

根据本发明的另一方案，一种光学系统，包括：路线透镜，用于使从外部输入的光全反射，改变该光的路径并输出该光，其中所述路线透镜包括：侧部；输入表面，其形成在侧部，该输入表面具有：开口以及反射区域，通过该开口使从外部输入的光透射，所述侧部使通过输入表面输入的光全反射；以及输出表面，用于输出全反射光；反射表面，该反射表面与输入表面倾斜预定角度，以改变通过输入表面输入的光的路径；色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向光路径，以使从路线透镜输出的光选择性透射；以及会聚透镜，用于会聚通过色鼓透射的光，其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

在本发明的另一方面，提供了一种用于使小型图像放大和投影以显示大型图像的显示装置，该装置包括：灯系统，用于生成光并使该光会聚；光学系统，其包括：路线透镜，用于均匀输出由灯系统会聚的光，其中所述路线透镜包括：输入表面，由灯系统生成的光被输入到该输入表面；侧部，用于使通过输入表面输入的光全反射；输出表面，用于把由侧部全反射的光投影到色鼓上；以及反射表面，其与输出表面倾斜成预定角度，用于改变从灯系统输入的光的路径；色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向从路线透镜输出的光的路径；以及会聚透镜，用于使通过色鼓透射的光会聚；图像显示装置，用于根据施加的电信号用颜色来表示由光学系统会聚的光；以及投影系统，用于使由图像显示装置表示的颜色放大并投影，其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

而且，在本发明的另一方面，提供了一种用于使小型图像放大和投影以显示大型图像的显示装置，该装置包括：灯系统，用于生成光并使该光会聚；光学系统，其包括：路线透镜，用于均匀输出由灯系统会聚的光，其中所述路线透镜包括：输入表面，其形成在侧部，将由灯系统生成的光输入到该输入表面；反射表面，其形成在与输入表面相对的位置上，且与输入表面倾斜预定角度，用于改变从灯系统输入的光的路径；侧部，用于使光路径由反射表面改变的光全反射；以及输出表面，用于把由侧部全反射的光输出到色鼓；色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向从路线透镜输出的光的路径；以及会聚透镜，用于使通过色鼓透射的光会聚；图像显示装置，用于根据施加的电信号用颜色来表示由光学系统会聚的光；以及投影系统，用于使由图像显示装置表示的颜色放大并投影，其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

在本发明的另一方面，提供了一种用于使小型图像放大和投影以显示大型图像的显示装置，该装置包括：灯系统，用于生成光并使该光会聚；路线透镜，用于使从外部输入的光全反射，改变该光的路径并输出该光，其中所述路线透镜包括：输入表面，其具有：用于使从外部输入的光透射的开口，以及反射区域；侧部，用于使通过输入表面输入的光全反射；输出表面，用于输出从一个侧部全反射的光；反射表面，该反射表面与输出表面倾斜预定角度，以改变通过输入表面输入的光的路径；色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向从路线透镜输出的光的路径；会聚透镜，用于使通过色鼓透射的光会聚；图像显示装置，用于根据电信号用颜色来表示从光学系统会聚的光；以及投影系统，用于使由图像显示装置表示的颜色放大和投影，其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

应理解的是，本发明的以上一般说明和以下详细说明都是示范性和说明性的，并都用于提供对本发明的进一步说明。

附图说明

附图是为了能进一步了解本发明而包含的，并且被纳入本说明书中构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并用于与本说明书一起对本发明的原理进行说明。在附图中：

图1示出了图像显示装置上装有滤色片的常规投影器；

图2示出了图像显示装置上装有微型透镜的常规投影器；

图3示出了使用彩色转盘的常规投影器；

图4示出了包括路线透镜在内的常规投影器；

图5示出了根据图4所示的投影器的彩色转盘旋转的卷曲图；

图6示出了光通过图4所示的投影器的彩色转盘透射并由该彩色转盘反射的情况；

图7是根据本发明优选实施例的使用色鼓的投影器的示意图；

图8是图7所示的投影器的色鼓的示意图；

图9示出了光在图7所示的投影器的路线透镜和色鼓之间行进的情况；

图10示出了光通过图7所示的投影器的色鼓透射并由该色鼓反射的情况；

图11示出了根据图7所示的投影器的色鼓旋转的卷曲图；

图12是根据本发明另一优选实施例的使用色鼓的投影器的示意图；以及

图13是根据本发明另一优选实施例的使用色鼓的投影器的示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细说明，本发明优选实施例的例子在附图中作了图示。

图7是根据本发明优选实施例的包括色鼓在内的投影器的示意图。

参照图7，该投影器包括：灯系统410，用于生成光，并使该生成光围绕焦点会聚；路线透镜420，用于使从灯系统410输入的光全反射，改变光的路径，并输出该光；滚动装置430，其具有单元滤色片，该单元滤色片采用圆筒状构成有序布置，并面向光的路径，以使从路线透镜420输出的光选择性透射；会聚透镜440，用于使通过滚动装置430透射的光会聚；图像显示装置450，用于根据施加的电信号，通过使用会聚透镜440的光来表示颜色；以及投影系统460，用于使由图像显示装置450表示的颜色放大和投影。此处，滚动装置430优选地设有色鼓436，该色鼓436可依靠电动机432旋转。

灯系统410包括：光源412，用于生成光；以及椭圆反射镜414，用于对要输入到路线透镜420的生成光进行控制。也就是说，椭圆反射镜414具有一种几何形状结构，使得由光源412生成和从光源412输入的所有光都在路线透镜420的输入表面附近反射和聚焦。

路线透镜420采用矩形形状，并包括：输入表面421，侧部424，反射表面428，以及输出表面426。如图9所示，输入表面421包括：开口422，从灯系统410生成的光通过该开口；以及反射区域423，用于使由滚动装置430反射并返回到路线透镜420内部的光反射，并把该反射光输出到滚动装置430。反射区域423是除开口422以外的区域，并涂有反射材料。

侧部424包括输出表面426，该输出表面426形成在侧部424的预定区域。输出表面426把输入到路线透镜420内部的光输出到滚动装置430。此处，要求输出表面426包括开口。通常，输出表面426的开口比输入表面421的开口422大。这是因为输入表面421的开口422需要仅使由灯系统410会聚的光通过，而输出表面426的开口需要把由反射表面428反射的所有光输出到外部，以便具有宽反射角度分布。也就是说，期望的是，输出表面426的开口与用于至少包含色鼓436的三个单元滤色片438a、438b和438c在内的尺寸一样大。或者，期望的是，输出表面426的开口与用于包含所用颜色R、G和B的单元滤色片数量的尺寸一样大。

路线透镜420还包括反射表面428，该反射表面428位于输入表面421和输出表面426之间，以改变光路径。期望的是，反射表面428从输出表面426倾斜预定角度。因此，通过输入表面421输入的光由反射表面428以预定角度反射，并通过输出表面426输出到滚动装置430。或者，反射表面428可涂有全反射材料，或者具有一个全反射镜。通过输入表面421输入的光由侧部424全反射，并经由反射表面428通过输出表面426输出。

路线透镜420设有反射表面428，用于改变输入表面421和输出表面426之间的光路径。反射表面428优选地倾斜成与输出表面426成预定角度。因此，通过输入表面421输入的光以预定角度反射，然后通过输出表面426输出到滚动装置430。或者，反射表面428可构成为涂有全反射材料，并具有一个装设的全反射镜。通过输入表面421输入的光可在侧部全反射，并可经由反射表面428通过输出表面426输出。

同时，通过输出表面426输出的某些光由滚动装置430透射，其他光通过输出表面426反射和输入到路线透镜420的内部。此时，通过输出表面426输入的光由反射表面428反射，由侧部424全反射，在输入表面421的反射区域423反射，由反射表面428反射并输出到滚动装置430。这样，由滚动装置430反射的光由路线透镜420全反射，并通过滚动装置430透射，也就是说，光可再利用，这样可提高光效率。

如图8所示，滚动装置430包括：电动机432，用于生成旋转力；色鼓436，其依靠电动机432的旋转力旋转；以及耦合器434，其是用于使色鼓436与电动机432连接的中间体。色鼓436是圆筒状，以围绕路线透镜420的侧部424。如图9所示，色鼓436可具有R、G和B单元滤色片438a、438b和438c，其采用圆筒状形状布置或者采用多个单元滤色片组合布置。期望的是，单元滤色片438a、438b和438c采用线性形状布置。此时，期望的是，R、G和B单元滤色片438a、438b和438c的表面面向路线透镜420的输出表面426。

因此，通过路线透镜420的输出表面426输出的光被输入到R、G和B单元滤色片438a、438b和438c中的一个。此时，当满足透射条件时，光被透射并输入到会聚透镜440。当不满足透射条件时，光通过输出表面426反射并返回到路线透镜420的内部。返回的光由路线透镜420再利用并被输出到色鼓436。例如，如果从路线透镜420输出的光被输入到R单元滤色片438c，则R色光被透射，但是其他色光不被透射，而是被反射并被输入到路线透镜420。接着，如果由路线透镜420全反射并再次输出的光被输入到G单元滤色片438b，则G色光被透射，但是其他色光再次被反射并被输入到路线透镜420。通过该过程，对应色光可继续通过对应单元滤色片透射。

在相关技术中，如图6所示，彩色转盘形成为平板状。因此，如果输出到彩色转盘的光被反射，则某些光不会被输入到路线透镜而是漏失到外部。然而，如果输出到色鼓436的光不满足透射条件并被反射，则色鼓436的单元滤色片438a、438b和438c相对于输出表面426形成曲面，即使从如图10所示的路线透镜420输出的光由色鼓436反射也是如此。这样，色鼓436的反射角度变得较小，并且所用的漏失到外部的光可再次被输入到路线透镜420。因此，漏失光量与相关技术相比被减少，并且光效率得到提高，从而获得具有均匀亮度的图像。

图10示出了根据投影器的色鼓旋转的滚动。如图10所示，当色鼓436旋转时，对应色光通过色鼓436的单元滤色片438a、438b和438c透射。此处，由于如图8所示，在色鼓436上布置的单元滤色片438a、438b和438c采用线性形状布置，因而如图11所示，通过滤色片438a、438b和438c透射的色光之间的边界表面437和438都采用线性形状。使用这些线性类型的色光，可使图像显示装置450能够使用线性滚动照明，从而可简化图像显示装置450的信号处理。

图12是根据本发明另一优选实施例的包括色鼓在内的投影器的示意图。

参照图12，根据本发明另一优选实施例的投影器包括反射表面477，该反射表面477与路线透镜470的输入表面471倾斜某一角度，并且改变输入到输入表面471的光的路径。通过如上所述构成路线透镜470，路线透镜470可完全插入色鼓436内，从而可削减投影器尺寸。

在此，路线透镜470的输入表面471形成在侧部473的预定区域。如图7所示，在路线透镜470的中心形成开口，并且区域，即：除该开口以外的反射区域涂有反射材料。输出表面475形成在位于反射表面477和色鼓436之间形成的光路径上。输出表面475包括开口，用于输出由反射表面477反射的光。

图13是根据本发明另一优选实施例的包括色鼓在内的投影器的示意图。如图13所示，根据本发明另一优选实施例的投影器是图7所示的投影器的修改形式，其中，图像显示装置从透射型改为反射型。因此，由会聚透镜440会聚的光由图像显示装置480用颜色来表示并被反射。然后，该反射光被放大和投影到投影系统460上。由于灯系统410、路线透镜420和色鼓436都具有与图7所示相同的结构，因而将省略对其详细说明。

这样，根据本发明的投影器可适用于所有的反射型图像显示装置和透射型图像显示装置。

如上所述，根据本发明的显示装置，提供了一种色鼓，在该色鼓上把单元滤色片布置成以曲面形状面向输出表面。此外，单元滤色片以圆筒状布置成围绕路线透镜。色鼓的单元滤色片采用线性形状形成。

这样，由于单元滤色片采用曲面形状布置，因而可最大程度地防止由色鼓反射的光漏失到外部，以提高光效率。因此，可进一步提高光亮度。

此外，由于存在采用线性形状的单元滤色片，因而可进行线性滚动，从而无需单独的线性滚动照明，并可简化信号处理。

并且，路线透镜可安装在圆筒状色鼓内，以削减装置的总尺寸，这可使装置能够适应当前薄特性的趋势。

对于本领域技术人员将显而易见的是，可在本发明中进行各种修改和变动。因此，对本发明所进行的修改和变动将涵盖在本发明所附权利要求及其等效范围内。

Claims (11)

1.一种光学系统，包括：

路线透镜，用于使从外部输入的光全反射，改变该光的路径并输出该光，其中所述路线透镜包括：

输入表面，其具有：用于使从外部输入的光透射的开口，以及反射区域；

侧部，用于使通过输入表面输入的光全反射；

输出表面，用于输出从一个侧部全反射的光；

反射表面，该反射表面与输出表面倾斜预定角度，以改变通过输入表面输入的光的路径；以及

色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向光路径，以使从路线透镜输出的光选择性透射；以及

会聚透镜，用于会聚通过色鼓透射的光，

其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述反射表面涂有全反射材料或者在其上装有全反射镜。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述色鼓的多个单元滤色片把表面布置成以曲面形式面向输出表面。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述色鼓的多个单元滤色片采用线性形状布置。

5.一种光学系统，包括：

路线透镜，用于使从外部输入的光全反射，改变该光的路径并输出该光，其中所述路线透镜包括：

侧部；

输入表面，其形成在侧部，该输入表面具有：开口以及反射区域，通过该开口使从外部输入的光透射，所述侧部使通过输入表面输入的光全反射；以及

输出表面，用于输出全反射光；

反射表面，该反射表面与输入表面倾斜预定角度，以改变通过输入表面输入的光的路径；

色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向光路径，以使从路线透镜输出的光选择性透射；以及

会聚透镜，用于会聚通过色鼓透射的光，

其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

6.一种用于使小型图像放大和投影以显示大型图像的显示装置，该装置包括：

灯系统，用于生成光并使该光会聚；

光学系统，其包括：

路线透镜，用于均匀输出由灯系统会聚的光，其中所述路线透镜包括：输入表面，由灯系统生成的光被输入到该输入表面；侧部，用于使通过输入表面输入的光全反射；输出表面，用于把由侧部全反射的光投影到色鼓上；以及反射表面，其与输出表面倾斜成预定角度，用于改变从灯系统输入的光的路径；

色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向从路线透镜输出的光的路径；以及

会聚透镜，用于使通过色鼓透射的光会聚；

图像显示装置，用于根据施加的电信号用颜色来表示由光学系统会聚的光；以及

投影系统，用于使由图像显示装置表示的颜色放大并投影，

其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其中所述色鼓的多个单元滤色片以曲面形式布置以面向输出表面。

8.根据权利要求6所述的显示装置，其中所述色鼓的多个单元滤色片采用线性形状布置。

9.根据权利要求6所述的显示装置，其中图像显示装置是透射型和反射型中的一种。

10.一种用于使小型图像放大和投影以显示大型图像的显示装置，该装置包括：

灯系统，用于生成光并使该光会聚；

光学系统，其包括：

路线透镜，用于均匀输出由灯系统会聚的光，其中所述路线透镜包括：输入表面，其形成在侧部，将由灯系统生成的光输入到该输入表面；反射表面，其形成在与输入表面相对的位置上，且与输入表面倾斜预定角度，用于改变从灯系统输入的光的路径；侧部，用于使光路径由反射表面改变的光全反射；以及输出表面，用于把由侧部全反射的光输出到色鼓；

色鼓，其具有多个单元滤色片，该多个单元滤色片沿色鼓的圆周有序布置成面向从路线透镜输出的光的路径；以及

会聚透镜，用于使通过色鼓透射的光会聚；

图像显示装置，用于根据施加的电信号用颜色来表示由光学系统会聚的光；以及

投影系统，用于使由图像显示装置表示的颜色放大并投影，

其中，所述输出表面具有开口，其与用于至少包括色鼓的三个具有不同颜色的单色滤光片在内的尺寸一样大，用于使该色鼓反射的光全部进入路线透镜。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其中图像显示装置是透射型和反射型中的一种。

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