CN1153994C - 投影显示用的棱镜光束均化器 - Google Patents

Abstract

一种用于均化来自一光源的光线的装置，它包括一第一多棱镜表面、一第二多棱镜表面和一连接第一多棱镜表面与第二多棱镜表面的反射壳体。该装置可被用于一液晶显示投影系统中。除了该装置外，该系统还包括：一抛物线反射准直器；一定中心于抛物线反射准直器的灯，该灯射出被抛物线反射准直器反射的光线；以及，一液晶显示器，设置该显示器能接收通过第一多棱镜表面、反射壳体和第二多棱镜表面的光线。

Description

投影显示用的棱镜光束均化器

技术领域

本发明总的涉及投影显示器，更具体说，涉及一种电子阀型的投影显示用的小型棱镜光束均化器。

背景技术

产生均匀而准直的光束的高强度光源对于投影显示系统显得愈加重要。收集来自如一金属卤化物灯的高强度电弧光源的光线的一种最普通而有效的方法采用了一个与该灯轴向安装的抛物线或椭圆反光镜。对于如这一种和其他的反射集光器，由于三个主要因素使在光阀处的亮度不均匀，并产生投影像。一个因素是在反射器的周边区域里的投影亮度的减小。另一因素是灯电极、灯罩和在该反射器的一中心区附近的电线的阴影效应。第三个因素是反射器上的一顶孔，通常通过该孔安装该灯。

特别对于投影显示用途来说，已采用了几种技术以提高来自光源和反射集光器的光线的均匀性。一种技术使用了位于一光源与一光阀之间的单独的一对多透镜布置方案。这种技术最初在Schering的美国专利2,183,249和Rantsch的美国专利2,186,123和2,326,970中被描述过。近期，例如在Lehureau的欧洲专利申请512893、Matsumoto的美国专利4,769,750、Nakayama的欧洲专利申请646828和Masumoto的美国专利5,418,583中已描述了该种技术的变化情况。

另一技术使用了一种无成像光管或光导，以在一出口孔形成一均匀的光束。Marshall在《SPIE Proceedings》1979年版第176卷第161-167页上的题为“锥形光导聚光器：一种设计途径”描述了这种技术。这种技术的无成像反射器进一步在Duwaer的美国专利5,146,258、Casio的日本专利380221、Shibatani的美国专利5,459,592、Fujitsu的日本专利7301800和Dolgoff的欧洲专利申请676902中描述过。

另一有关的途径是在完全封闭一光源的一空间里使用了复合散射。光线从一出口孔射出。WO公开物91/18315描述了该途径。

提供来自一反射抛物线集光器的较均匀的光束的另一途径包括设置一在一光源与一光阀之间带有一强的中心梯度的非球面校正透镜。Mitsutake的欧洲专利申请545052描述了该途径。Shibatani的美国专利5,459,592、Ricoh的日本专利7321003和NEC的日本专利8201759描述了其他类型的补偿透镜或光束反射棱镜。

尽管有这些技术，传统技术有其许多缺点。例如，折射光束均化装置能将附加的色散引入投影光学。在传播光线方面，反射光管光束均化器或光线积分器均不是很有效，通常其体积也不是很紧凑的。同样，位于一光源与光阀之间的光束偏转棱镜能根本上改变光线在光阀处的入射角，从而，在将光线聚焦于投影棱镜方面产生问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种棱镜光束均化器，用于例如带有一光阀或LCD光源的投影显示器，该均化器的结构能克服许多这样的缺点。

为此，本发明提供一种用于将来自一光源的光线均化的装置，该装置包括：一输入棱镜元件；一输出棱镜元件；以及，一连接输入棱镜元件与输出棱镜元件的直管。

在上述的装置中，输入棱镜元件包括一透明的盘，该盘具有一平滑表面和一开有棱镜槽的表面。

在上述的装置中，开有棱镜槽的表面具有多条同心的棱镜槽。

在上述的装置中，每一条同心的棱镜槽的横截面形状为一等边三角形。

在上述的装置中，输出棱镜元件与输入棱镜元件相同且两者平行放置，输出棱镜元件的开有棱镜槽的表面与输入棱镜元件的开有棱镜槽的表面相对。

在上述的装置中，来自光源的诸光线在直管内通过输入棱镜元件和输出棱镜元件时径向颠倒。

在上述的装置中，直管是圆筒形的和内部反射的，其中，输入棱镜元件和输出棱镜元件的每一个具有半径R和光线偏转角δ，直管长度等于Rtanδ。

此外，本发明提供还一种用于将来自一光源的光线均化的装置，该装置包括：一输入棱镜元件；一公共棱镜元件；一输出棱镜元件；以及，一连接输入棱镜元件、公共棱镜元件和输出棱镜元件的管子。

在上述的装置中，公共棱镜元件包括一透明的盘，该盘具有彼此平行的两个侧表面，一个是第一开有棱镜槽的表面，另一个是第二开有棱镜槽的表面。

在上述的装置中，输入棱镜元件和输出棱镜元件各有一平滑表面和一开有棱镜槽的表面，输入棱镜元件和输出棱镜元件的开有棱镜槽的表面分别平行于并分别指向第一开有棱镜槽的表面和第二开有棱镜槽的表面。

在上述的装置中，所述管子包括一连接输入棱镜元件和公共棱镜元件用的第一直管和一连接公共棱镜元件和输出棱镜元件用的第二直管。

在上述的装置中，每个开有棱镜槽的表面具有诸条同心槽，每一条的横截面形状为一等边三角形。

在上述的装置中，来自光源的诸光线在直管内通过输入棱镜元件和第二开有棱镜槽的表面时径向颠倒，并且再沿径向颠倒，从而获得方位如最初的但均匀性较最初强的且无暗斑的诸光线。

在上述的装置中，第一直管将输入棱镜元件与公共棱镜元件分隔一R₁tanδ₁的距离，其中，输入棱镜元件和公共棱镜元件的半径都为R₁，光线的偏转角为δ₁；第二直管将输出棱镜元件与公共棱镜元件分隔一R₂tanδ₂的距离，其中，输出棱镜元件和公共棱镜元件的每一个具有半径R₂和光线偏转角δ₂。

此外，本发明还提供一种用于将来自一光源的光线均化的装置，该装置包括一实心圆柱体，该圆柱体具有一第一平面端和一第二平面端，该第一平面端具有诸同心的棱镜槽，第二平面端具有诸同心的棱镜槽。

在上述的装置中，该实心圆柱体是一透明玻璃或塑料。

在上述的装置中，每条同心的棱镜槽的横截面形状都为一具有两底角α和一光线偏转角δ的等腰三角形，其中δ等于π/2-α，α等于arctan(n sin(δ)/(ncos(δ)-1))。

在上述的装置中，该实心圆柱体的长度为R/tan(δ)，其中的R是该圆柱体的半径。

此外，本发明还提供一种液晶显示投影系统，该系统包括：一抛物线反射准直器(16)；一定中心于抛物线反射准直器的灯(12)，该灯射出被抛物线反射准直器反射的光线；一输入棱镜元件(54)，该表面设置在被抛物线反射准直器反射的光线中；一输出棱镜元件(56)；一连接输入棱镜元件与输出棱镜元件的直管(52)；以及，一液晶显示器(36)，设置该显示器能接收通过输入棱镜元件、直管和输出棱镜元件的光线。

在上述的系统中，直管是圆筒形的和内反射的，并将输入棱镜元件与输出棱镜元件分隔一Rtanδ的距离，其中输入棱镜元件和输出棱镜元件的每一个具有半径R和光线偏转角δ。

附图说明

图1是一传统的灯和抛物线反射器装置的剖面图；

图2是一传统的光阀投影系统的简化的侧视图；

图3表示了从带有一中心灯安装孔的一抛物线集光器反射来的诸条代表性光线；

图4表示使用了带有一中心灯安装孔的一抛物线集光器的情况下，在光阀处所形成的光线分布情况；

图5是按照本发明的诸实施例的一棱镜光束均化器单元的立体图；

图6是按照本发明的诸实施例，沿着由图5中的线A-A’所示的该棱镜光束均化器单元的直径剖取的它的剖面图；

图7是图5的棱镜光束均化器单元的一棱镜元件的一放大的剖面图，详细表示了按照本发明的诸实施例，在该元件的一表面上的几条圆形微棱镜槽和该元件的其他平表面；

图8表示了按照本发明的诸实施例，使用一个单元棱镜光束均化器，从带有一中心灯安装孔的一抛物线集光器反射来的诸条代表性光线；

图9表示了按照本发明的诸实施例，具有一个单元棱镜光束均化器、使用带有一中心灯安装孔的一抛物线集光器的情况下，在光阀处所形成的光线分布；

图10是按照本发明的诸实施例，一双单元棱镜光束均化器的一剖面图；

图11表示按照本发明的诸实施例，使用一双单元棱镜光束均化器，从带有一中心灯安装孔的一抛物线集光器反射来的诸条代表性光线；

图12表示了按照本发明的诸实施例，具有一双单元棱镜光束均化器、使用带有一中心灯安装孔的一抛物线集光器的情况下，在光阀处所形成的光线分布；

图13表示按照本发明的诸实施例，由固体折射材料形成的另一个棱镜光束均化器单元；

图14表示按照本发明的诸实施例，由两个带有指向朝外的微棱镜槽的折射元件形成的又一个棱镜光束均化器单元。

具体实施方式

参阅图1，一传统的灯与抛物线反射器装置10包括一如一金属卤化物型灯的电弧放电灯管12，该灯安装在一抛物线反射准直器16的一中心顶孔14中。这装置10是一有效的集光系统，是已经应用如一液晶显示(LCD)投影仪的电子投影显示中的典型系统。用该装置10，由于一灯罩18和带有灯12的导线20的一前电极引起的中心阴暗的缘故，在准直的被反射的光束的中心造成一暗区。抛物线反射准直器16的、通过其安装灯12用的中心顶孔14也产生了该反射光束的中心暗区。此外，反射的光强通常朝着抛物线准直器16的外周而减小。这些结果形成一高度不均匀的反射光束。

参阅图2，一传统的投影系统30包括图1所示的传统的灯与抛物线形反射器装置10。该传统的投影系统30的中心位于一光轴线32上。来自沿轴向安装在抛物线反射准直器16的中心顶孔14的电弧放电灯管12的光线由抛物线反射准直器16准直。标号为34的准直光线通过一调制传播光线阀门36，如液晶显示器，并由一向场透镜38会聚于一投影透镜40。该投影透镜40在一投影屏上42上形成一放大的LCD像。

结合起来看图2和3，来自抛物线反射准直器16的光线34照射于光阀36时这些光线被表示为简化的形式。从图3可以理解：中心顶孔14和灯12怎样在灯阀36处造成一直径为D的暗区44。

参阅图4，在光阀36处的一典型的光强度分布或照明图形46表示在该图形46的中心有一暗区44。在该暗斑44的边缘，光强度最大并朝着图形46的周边减小。由于位于抛物线反射准直器34的中心的中心顶孔14和灯12以及具有位于中心的光源的抛物线反射准直器的具体的反射特性的缘故，就产生了这种图形。

参阅图5，一棱镜光束均化器单元50包括一直管52。该直管52是刚性、中空和圆筒形的，并有两平圆端。第一端固定有一输入棱镜元件54。第二端固定有一相同的、但为相对的输出棱镜元件56。该输入棱镜元件54和输出棱镜元件56各在其一个平表面上包括有多个邻接的同心的圆形微棱镜槽。元件54和56的每一个的其他平表面总的是平而光滑的，无明显的伤痕或偏差。直管52的半径和长度分别为R和S。元件54和56的每一个也具有半径R。该直管52的一内表面58是反射光线的。

参阅图6，输入棱镜元件54有一平滑的侧面54a和一开了微棱镜槽的侧面54b。开了微棱镜槽的侧面54b形成有多个同心的微棱镜槽62。每条微棱镜槽62有一顶角α＝60°。类似地，输出棱镜元件56有一平滑的侧面56a和一开了微棱镜槽的侧面56b。开了微棱镜槽的侧面56b也形成有多个同心的微棱镜槽62。总的说来，S＝R×tanδ，式中，R是每个输入和输出棱镜元件54和56和直管52的半径，δ是当光线从输入棱镜元件54通过输出棱镜元件56时光线的偏转角。例如，α＝60°，δ＝60°，R＝25毫米，S＝14.4毫米。

在操作时，该棱镜光束均化器单元50的中心在光轴线60上。该光轴线60指明了光线的方向，首先接触于输入棱镜元件54，然后通过直管52，最后经过输出棱镜元件56射出。具有非均匀径向强度沿着光轴60方向射入的准直光线，如来自图2的传统的投影系统30的传统的灯与抛物线形反射器装置10的准直光线，经过输入棱镜元件54射入棱镜光束均化器单元50，并经过输出棱镜元件56以一较均匀分布的径向强度射出。

结合起来看图6和7，输入棱镜元件54和输出棱镜元件56的诸同心的微棱镜槽62中的每一条形成等边三角形棱镜62a(如图7中放大的细节所示)。

输入棱镜元件54和输出棱镜元件56的开了微棱镜槽的侧面54b和56b在直管52内彼此朝里面对，并分开一直管52的长度的距离S。具有非均匀的径向强度的准直光束34进入单元50。每条光线34借助在输入棱镜元件54内的全内反射(TIR)以偏转角δ＝60°大致向上或向下偏斜(如图6和7所示)。有些光线34直接射到输出棱镜元件56，其他诸条光线在射到输出棱镜元件56之前被直管52的内反射表面58反射。

从输出棱镜元件56射出的每条光线保持其平行于光轴线60的原始入射方向。棱镜元件54与56的分离间距S是这样选择的，即所有射到输入棱镜元件54中心附近的光线34被引导到输出棱镜元件56的边缘，所有射到输入棱镜元件54边缘附近的光线34被引导到输出棱镜元件56的中心。所以，进入输入棱镜元件54的准直光线的照射分布与从输出棱镜元件56射出时比较，沿径向是相反的。

由于在棱镜元件54和56内的全反射或从直管52的内反射表面58的第一表面镜面反射而使所有的完全准直的光线发生偏转，故在棱镜光束均化器单元50里未引入色散。所以，这种光线偏转与棱镜元件54和56的折射率无关。即使相对于输入光源的完全准直发生略微的偏转，那些在棱镜元件54和56的任一个表面折射的光线并无色散，并分别在开了槽的表面54b和56b上内反射，这是因为形成了诸开了槽的表面54b和56b的微棱镜槽62的诸60°等边(TIR)微棱镜分别发挥了诸非扩散(色散)棱镜的作用。

结合起来看图7和8，棱镜光束均化器单元50较均匀地扩散了照射光阀36的光线34。图8表示了在光阀36的平面处所形成的光线强度分布图形64。经与图4比较后可注意到：在图形64的中心无暗斑44，在整个图形64里的光强度基本上是均匀的。由于棱镜光束均化器单元50沿径向反过来改变了进入输入棱镜元件54而射出输出棱镜元件56的准直光线的照射分布情况，故形成了这样的图形64。

下面举一使用了棱镜光束均化器单元50的一LCD投影系统的实例：

一原型LCD投影系统能使用下述的诸专门的零件造成。一250瓦金属卤化物电弧放电灯管(Ushio UMI-250-DC)被沿轴向安装在一具有一焦距长为5.1毫米、输出孔径为72毫米的电铸抛物线反射器(Opti-Forms POF5-4-AF)中。-具有一热反射分色涂层的尺寸为75毫米×75毫米的低膨胀硼硅玻璃片插入抛物线反射器的输出孔与光束均化器单元之间。该光束均化器单元是一具有诸聚丙烯塑料微棱镜元件的一单元光束均化器，每个元件是直径为49毫米而厚度为2毫米的盘。诸元件的等边三角形微棱镜的每个面的长度是0.25毫米。该光束均化器单元的一镀银的玻璃反射圆筒体的直径为49毫米以及长度为14毫米。一VGA兼容的1.3英寸对角线的LCD模块(Seiko Epson#P13VM115/125)由该光束均化器单元射出的准直光线照射。一平凸形向场透镜将该LCD模块射出的准直光线聚焦在一聚焦为75毫米、f/2.5的、覆盖有消像散透镜的投影透镜(JML Optical Industries)。

参阅图10，一个双单元光束均化器70包括一第一单元72和一第二单元74，每个基本上是如图5和6所示的那种棱镜光束均化器单元50。但是，该双单元光束均化器70可包括一在第一单元72与第二单元74之间共有的公共的棱镜元件76。该公共棱镜单元76包括在该单元76的两个相反的侧面上的两微棱镜槽62。第一单元72包括一具有两端的第一直管78。该第一直管78的一端固定有一具有一平滑侧面82a和一开有微棱镜槽的侧面82b的输入棱镜元件82。该直管78的另一端固定有该公共棱镜元件76。该第一直管78的半径为R₁以及其长度为S₁。第二单元74也包括一具有两端的第二直管84。该第二直管84的一端固定有公共棱镜元件76，另一端固定有一输出棱镜元件86。该输出棱镜元件86具有一平滑侧面86a和一开有微棱镜槽的侧面86b。该第一直管78的半径为R₂以及其长度为S₂。

结合起来看图10和11，在操作时，该双单元光束均化器70除去了发送光线34的光源中的任何中心障碍或抛物线形反射器顶孔的影响。双单元光束均化器70定中心在一光轴线90上。公共棱镜元件76与第二单元74的输出棱镜元件86之间的间隔S₂和直管84的反射圆筒体的半径R₂可调节，以使得在直径为D的抛物线反射器的中心顶孔14(如图1和2所示)的周边附近的准直光线34输出第二单元74时象接近于光轴线90的光线88一样。如此，消除了一直径为D的中心障碍或由于抛物线顶孔所失去的光线的结果，即暗斑44。还有，进入第一单元的周边的附近的准直光线34在第二单元74的周边的附近如平行光线88射出。最终射出的光束88的半径R₂小于入射光束34的半径R₁，这里的R₂≡R₁-D，S₁＝R₁tan60°，S₂＝R₂tan60°。

使用该双单元光束均化器70时，从具有一中心顶孔14的抛物线反射准直器16的光路表示在图11的原理里。射出的光束88的强度分布或照明图形92照射了光阀36(如图12所示)。

引起注意的是：不管是采用棱镜光束均化器单元50还是双单元光束均化器70，在每种情况下，对于任何通过该光束均化器的每一条光线均维持着由放大尺寸的光源产生的准直角偏差。但是，对于单个单元均化器50说来，颠倒了出射光线的斜度，而对于双单元光束均化器70来说，保留了出射斜度。

参阅图13，另一种棱镜光束均化器单元100的一实施例是一材料例如为玻璃或塑料的透明的光学材料的实心圆柱体102。在该实心圆柱体102的每个平面端部上具有相同的一系列圆形的共心的微棱镜槽62。如前面描述的诸实施例，这些微棱镜槽62组成一系列具有基角α的等腰三角形。诸准直的入射光线34在诸微棱镜槽62的棱镜面折射并在实心圆柱体102内以一偏转角δ偏转。为了减小被诸相邻的棱镜面对内部折射光线的阻挡，必须应用以下关系式：

δ＝π/2-α

此外，对于沿与入射光线34相同的方向被折射的射出光线106，为了保持准直，在诸微棱镜槽62的每个表面必须应用下述关系式：

α＝arctan(n sin(δ)/(n cos(δ)-1))

式中：n是组成实心圆柱体102的光学材料的折射率。从该实心圆柱体102的诸边缘反射的内部折射光线104通常具有一入射角θ＝α，在四周以空气为邻的情况下该角度超过临界角θ_c＝arcsin(1/n)，这样，光线104就进行了全内反射。所以，不需要在该光束均化器单元100的圆柱体102的表面上涂复另外的反射涂层。

通过调节另一个具有圆柱半径R的棱镜光束均化器单元100的长度S，靠近于一光轴线110的入射光线34射出该光束均化器单元100成为靠近于实心圆柱体102的诸边缘或周边的光线106。同样，靠近于光束均化器单元100的周边入射的光线34射出成为靠近于光轴线110的光线106。总的说来，S＝R/tan(δ)。例如，如果该光束均化器材料是折射率为n＝1.492的丙烯酸塑料，则α＝63.4°，δ＝26.6°，S＝49.9毫米(当R＝25毫米时)。如果该光束均化器材料是折射率为n＝1.523的光学冕牌玻璃，则α＝62.9°，δ＝27.1°，S＝48.8毫米(当R＝25毫米时)。尽管色散是由在其一入射表面的诸微棱镜槽62的诸折射棱镜引入的，由于没有最终的光线偏转，故在射出表面的相反的折射消除了色散。所以，该另一种棱镜光束均化器单元100无色散出现。

参阅图14，第二个另外的棱镜光束均化器单元120的一个实施例包括一输入折射棱镜元件122和一输出折射棱镜元件124。该两元件122与124被一由一圆筒体126包围的空气空间125分开。一反射涂层覆盖了该圆筒体126的一内表面。在元件122和124的诸外表面上形成有诸微棱镜槽62。诸平表面128被限定为诸微棱镜槽62的诸等腰三角形的诸底边。入射准直光线34在诸微棱镜槽62的表面上折射，并在诸平表面128进一步折射。诸微棱镜槽62的诸等腰三角形有诸底角α。入射准直光线34在诸槽62的诸棱镜表面折射，并在输入折射棱镜元件122内以偏转角β偏转。为了将相邻的诸棱镜表面对内部折射光线的阻挡减至最小程度，必须应用下述关系式：

β＝π/2-α

在该空气空间125里的偏转角δ由在平表面128处的一另外的折射所确定，并由下式得出：

δ＝arc sin(nsin(β))

此外，对于沿与入射光线34相同的方向被折射的射出光线130，即，为了保持准直，对于每个元件122和124都必须应用下述关系式：

α＝arctan(n sin(β)/(n cos(β)-1))

式中：n是组成元件122和124的光学材料的折射率。

通过调节第二个另外的具有圆柱半径R的棱镜光束均化器单元120的长度S，靠近于一光轴线132的入射光线34射出该光束均化器单元120成为靠近于输出棱镜元件124的周边的诸平行光线130。同样，靠近于输入棱镜元件122的周边的诸射入的光线34射出输出棱镜元件124成为靠近于光轴线132的诸光线130。总的说来，S＝R/tan(δ)。例如，如果棱镜元件1 22和124是折射率n＝1.492的丙烯酸塑料，则α＝63.4°，δ＝41.9°，S＝27.8毫米(当R＝25毫米时)。如果棱镜元件122和124是折射率n＝1.523的光学冕牌玻璃，则α＝62.9°，δ＝43.9°，S＝26.0毫米(当R＝25毫米时)。尽管色散由输入棱镜元件122的诸微棱镜槽62的诸折射棱镜引入，但是由输入棱镜元件124的相反的折射消除了色散。所以，该第二个另外的棱镜光束均化器单元120无色散出现。

尽管以上图示并描述了本发明的诸实施例，在前面的揭示中和在有些情况下还是预期可作较多的修改变化和替换，可采用本发明的一些特征而不相应地使用其他特征。因此，能以较广的含义并与本发明的范围一致的方式说明所附的诸权利要求。

Claims (20)

1.一种用于将来自一光源(12)的光线(34)均化的装置(50)，其特征在于，该装置包括：

一输入棱镜元件(54)；

一输出棱镜元件(56)；以及

一连接输入棱镜元件与输出棱镜元件的直管(52)。

2.按照权利要求1的装置，其特征在于，输入棱镜元件包括一透明的盘，该盘具有一平滑表面(54a)和一开有棱镜槽的表面(54b)。

3.按照权利要求2的装置，其特征在于，开有棱镜槽的表面具有多条同心的棱镜槽(62)。

4.按照权利要求3的装置，其特征在于，每一条同心的棱镜槽的横截面形状为一等边三角形(62a)。

5.按照权利要求4的装置，其特征在于，输出棱镜元件与输入棱镜元件相同且两者平行放置，输出棱镜元件的开有棱镜槽的表面与输入棱镜元件的开有棱镜槽的表面相对。

6.按照权利要求1至5中任一项的装置，其特征在于，来自光源的诸光线在直管内通过输入棱镜元件和输出棱镜元件时径向颠倒。

7.按照权利要求1至5中任一项的装置，其特征在于，直管是圆筒形的和内部反射的，其中，输入棱镜元件和输出棱镜元件的每一个具有半径R和光线偏转角δ，直管长度等于Rtanδ。

8.一种用于将来自一光源的光线均化的装置(70)，其特征在于，该装置包括：

一输入棱镜元件(82)；

一公共棱镜元件(76)；

一输出棱镜元件(86)；以及

一连接输入棱镜元件、公共棱镜元件和输出棱镜元件的管子。

9.按照权利要求8的装置，其特征在于，公共棱镜元件包括一透明的盘，该盘具有彼此平行的两个侧表面，一个是第一开有棱镜槽的表面，另一个是第二开有棱镜槽的表面。

10.按照权利要求9的装置，其特征在于，输入棱镜元件和输出棱镜元件各有一平滑表面和一开有棱镜槽的表面，输入棱镜元件和输出棱镜元件的开有棱镜槽的表面分别平行于并分别指向第一开有棱镜槽的表面和第二开有棱镜槽的表面。

11.按照权利要求8至10中任一项的装置，其特征在于，所述管子包括一连接输入棱镜元件和公共棱镜元件用的第一直管(78)和一连接公共棱镜元件和输出棱镜元件用的第二直管(84)。

12.按照权利要求8至10中任一项的装置，其特征在于，每个开有棱镜槽的表面具有诸条同心槽，每一条的横截面形状为一等边三角形。

13.按照权利要求11或12的装置，其特征在于，来自光源的诸光线在直管内通过输入棱镜元件和第二开有棱镜槽的表面时径向颠倒，并且再沿径向颠倒，从而获得方位如最初的但均匀性较最初强的且无暗斑的诸光线。

14.按照权利要求11的装置，其特征在于，第一直管将输入棱镜元件与公共棱镜元件分隔-R₁tanδ₁的距离，其中，输入棱镜元件和公共棱镜元件的半径都为R₁，光线的偏转角为δ₁；第二直管将输出棱镜元件与公共棱镜元件分隔一R₂tanδ₂的距离，其中，输出棱镜元件和公共棱镜元件的每一个具有半径R₂和光线偏转角δ₂。

15.一种用于将来自一光源的光线均化的装置(100)，其特征在于，该装置包括一实心圆柱体(102)，该圆柱体具有一第一平面端和一第二平面端，该第一平面端具有诸同心的棱镜槽(62)，第二平面端具有诸同心的棱镜槽(62)。

16.按照权利要求15的装置，其特征在于，该实心圆柱体是一透明玻璃或塑料。

17.按照权利要求15或16的装置，其特征在于，每条同心的棱镜槽的横截面形状都为一具有两底角α和一光线偏转角δ的等腰三角形，其中δ等于π/2-α，α等于arctan(n sin(δ)/(n cos(δ)-1))。

18.按照权利要求15或16的装置，其特征在于，该实心圆柱体的长度为R/tan(δ)，其中的R是该圆柱体的半径。

19.一种液晶显示投影系统，该系统包括：

一抛物线反射准直器(16)；

一定中心于抛物线反射准直器的灯(12)，该灯射出被抛物线反射准直器反射的光线；其特征在于，还包括：

一输入棱镜元件(54)，该表面设置在被抛物线反射准直器反射的光线中；

一输出棱镜元件(56)；

一连接输入棱镜元件与输出棱镜元件的直管(52)；以及

一液晶显示器(36)，设置该显示器能接收通过输入棱镜元件、直管和输出棱镜元件的光线。

20.按照权利要求19的系统，其特征在于，直管是圆筒形的和内反射的，并将输入棱镜元件与输出棱镜元件分隔一Rtanδ的距离，其中输入棱镜元件和输出棱镜元件的每一个具有半径R和光线偏转角δ。

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