專利名稱：：提高采用分色器的反射式成象系統(tǒng)對比度的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及在例如那些采用反射式液晶顯示成象器和分色裝置比如Philips棱鏡的反射式成象系統(tǒng)中實現(xiàn)增強對比度的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及通過分色裝置校正不希望出現(xiàn)的消偏振作用的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。本發(fā)明使沿某一方向偏振的光束透射最大而使沿另一方向偏振的光束透射最小，從而得到較高的對比度，顯著改善最終的象質(zhì)。2．相關(guān)技術(shù)液晶顯示器普遍用于背投式成象系統(tǒng)。反射式液晶面板包括一個象素陣列，一般當(dāng)單個象素上施加有電壓或信號時，在激活時通過反射入射光并且同時將光束的偏振矢量旋轉(zhuǎn)90°來工作。因此其信號或圖象信息包含在無特定偏振的光束中。如果液晶顯示成象器沒有被激活，則液晶顯示成象器的那些特定象素處于“關(guān)閉(off)”狀態(tài)，由之反射的光束的偏振態(tài)沒有旋轉(zhuǎn)。來自這些“關(guān)閉”象素的信號對應(yīng)于最終圖象的暗斑。這種系統(tǒng)中象質(zhì)的一個方面通過稱作對比度(contrastratio)的參數(shù)加以衡量，它定義為在開啟(on)狀態(tài)系統(tǒng)的透射光強除以在“關(guān)閉”狀態(tài)的透射光強的比值。對比度越高，則整體象質(zhì)越好。顯示器應(yīng)當(dāng)投射相對于環(huán)境照明條件較亮的圖象?！伴_啟”象素的高亮度增加了對比度并且可使投影儀用于較寬范圍的環(huán)境照明條件，也即不需要暗室。通過非偏振分色裝置例如Philips棱鏡造成的對比度損失是由斜射光線的幾何作用以及在反射涂層和全部內(nèi)反射表面的二次衰減(diattenuation)與相位差的綜合作用引起的。偏振分束器的幾何作用在Ootaki的美國專利US5,459,593和Miyatake的美國專利US5,327,270中有詳細(xì)描述，其公開的內(nèi)容在此引入作為參考，如下所述。這些幾何作用是由偏振分束器對入射線偏振光的純粹旋轉(zhuǎn)。根據(jù)Ootaki所述，背投式成象系統(tǒng)一般具有不小于50∶1的對比度，其曲線圖中顯示2％的暗度(100％/2％=50∶1)。在Ootaki的專利中，來自鹵素?zé)艋螂療舻陌坠庖源蠹s45°的角度入射到偏振立體分束器上。該偏振立體分束器反射s偏振光而透射p偏振光(s偏振表示光束的偏振矢量垂直于傳播方向，而p偏振表示光束的偏振矢量位于傳播平面中)。s偏振光由偏振分束器反射至分色鏡(dichroicmirror)。Ootaki專利中的分色鏡設(shè)計成反射一種顏色的s偏振光而透射該光束的其它顏色成分。一個以上的分色鏡的作用是將入射白光分離成多種顏色通道。在典型成象系統(tǒng)中，兩個分色鏡足以將入射白光分離成紅色、綠色和藍(lán)色通道。分色鏡的顏色選擇性是通過在其上設(shè)置特定的光學(xué)涂層來實現(xiàn)的，這在顏色分離領(lǐng)域?qū)儆诠夹g(shù)。在Ootaki專利中，校正第一分色鏡以使一種特定顏色的光束向液晶光閥進(jìn)行反射，一般也稱作“反射式成象器”。然后其它顏色的光透過第一分色鏡射向其它分色鏡，這些其它分色鏡上都有涂層使其可以將單種顏色反射到其相應(yīng)的液晶光閥成象器上。各液晶光閥具有反射入射光的特性，入射光在此情況下包括s偏振“讀出”光束以及從陰極射線管通過液晶面板的相反側(cè)入射的來自“開啟”象素的“寫”光束。來自于“開啟”象素的光束稱為p偏振。既含有來自“關(guān)閉”象素的s偏振光束也含有來自各液晶光閥的p偏振“寫”光束的合成圖象，通過該系統(tǒng)回射向立體分束式的偏振棱鏡上，它僅直接透過p偏振光；最終p偏振圖象可以通過投影透鏡射向一屏幕。該系統(tǒng)性能質(zhì)量的一個限制源于在用于處于非本征態(tài)的入射光束的偏振棱鏡中的偏振平面的旋轉(zhuǎn)。由于這種旋轉(zhuǎn)與成象象素的狀態(tài)無關(guān)并且引起處于“關(guān)閉”狀態(tài)的象素漏光，所以必然降低了對比度。Ootaki采用在傾斜表面上的介電薄膜來校正偏振分束器的幾何作用。在Ootaki專利中公開的彩色圖象顯示設(shè)備中，三個分色鏡各自用于以45度入射角分色，并且采用了附加薄膜層用作補償片。Miyatake公開了一種補償偏振分束器的類似方法。在Miyatake專利中所公開的該方法用于在反射式液晶裝置與偏振棱鏡之間的光路上用一1/4波片來補償偏振分束器。然而該專利沒有教導(dǎo)或者考慮在分色裝置例如傾斜分色鏡或Philips棱鏡中可能會產(chǎn)生相位差。在Philips棱鏡的情況下，相位差由在分色和全內(nèi)反射(TIR)表面的反射而引起。如果入射光束是會聚的，從而入射角隨光束孔徑而變化，則由各該傾斜表面引起的偏振改變是不均勻的。在授予Yamamoto等人的美國專利US5,594,591中(其公開內(nèi)容在此引入作為參考)，發(fā)明人試圖解決在采用Philips棱鏡作為分色元件的投影顯示器中的相同問題。該系統(tǒng)比Ootaki的成象系統(tǒng)更為緊湊。Philips棱鏡在本領(lǐng)域為公知的分色裝置，用于將偏振光分成三種基色。在Yamamoto等的專利中公開的Philips棱鏡在Philips棱鏡表面上采用光學(xué)涂層用于顏色分離，并且在入射棱鏡表面設(shè)有抗反射涂層，它們也構(gòu)成TIR表面。Yamamoto等還宣稱TIR表面上含有SiO2和TiO2交替層的光學(xué)涂層具有相位控制功能。用于顏色分離的分色光學(xué)涂層與TIR表面的抗反射涂層一起共同實現(xiàn)相位控制功能。雖然沒有顯示分色涂層的平面圖及其光譜和相位特性，但是據(jù)稱它們有一定的相位控制功能，與90度的相位差在TIR表面相結(jié)合，用于校正偏振分束器所引起的圖象惡化。偏振方向隨入射角的變化不是必須以此方式校正，因為該變化受到依賴于角度的反射和分色涂層的相位延遲特性的強烈影響。光學(xué)薄膜涂層代表分色光學(xué)系統(tǒng)中的重要成本部分。Ootaki和Yamamoto的所述發(fā)明中這些涂層需要特別薄的膜層，以實現(xiàn)對入射到偏振分束器上的非準(zhǔn)直光束所引起的偏振偏移作用的最佳補償功能。另外，這些涂層的相控功能增加了涂層制造和控制過程的復(fù)雜性和成本。必須控制薄膜的厚度以便獲得適當(dāng)?shù)南辔还δ芏粫p害抗反射或分色特性。光束的偏振還可以通過雙折射材料，即其折射率作為方向函數(shù)變化的材料來加以改變。雙折射材料一般用于構(gòu)成1/4波片補償器或延遲片。如果1/4波片垂直于光軸(光束傳播方向的軸線)取向，則在光束通過該材料一次時，1/4波片能有效地使入射光束的一個偏振成分產(chǎn)生90°的相對相移。1/4波片的厚度等于λ/4的整數(shù)倍(因此稱為“1/4波片”)，其中λ為特定顏色通道的波長。相應(yīng)地，在三色成象系統(tǒng)中，具有三個物理厚度不同的不同波片，其每一個的厚度計算成適于特定通道的波長。1/4波片可以由典型的雙折射光學(xué)材料制成。典型雙折射光學(xué)材料包括各向異性晶體例如石英、方解石或云母，但是也可以由具有光學(xué)各向異性的有機材料構(gòu)成。可通過將聚合物材料片拉伸形成薄膜實現(xiàn)光學(xué)各向異性。替代地，可以采用液晶材料以液晶單元的形式作為可調(diào)補償介質(zhì)，在該單元中通過施加電場改變其取向。通過施加電場或其它定向裝置，再施加紫外光以引發(fā)聚合反應(yīng)，可以將低分子量液晶材料制成具有優(yōu)選取向的固體材料。另外，已知的具有液晶特性的高分子量聚合物，可以制成補償膜或者作為分離層施加在基片上。如前指出，傳統(tǒng)反射式成象系統(tǒng)一般將光束透過偏振元件例如偏振分束器，射向分色裝置或分色器例如Philips分色棱鏡，該偏振分束器透過或反射光束的偏振成分例如s偏振光。由于二次衰減、幾何作用以及相位差等的綜合作用，光束通過Philips分色棱鏡的TIR和分色界面會導(dǎo)致對偏振光的消偏振。雖然可以采用特別的涂層圖案使這些相位差抵銷，但是由于實際制造原因而并不理想。在分色器中采用傳統(tǒng)抗反射和分色涂層圖案改變了偏振態(tài)，從而降低了圖象對比度和亮度。相位改變或延遲，以及偏振態(tài)之間的光強差將平面偏振光轉(zhuǎn)變成橢圓偏振光。偏振分束器單獨可以旋轉(zhuǎn)平面偏振光的偏振矢量，可以用如Ootaki所述的1/4波片校正。然而，橢圓偏振光不能用1/4波片加以校正。偏振矢量旋轉(zhuǎn)和橢圓度的結(jié)合是反射式液晶光閥處于“關(guān)閉”狀態(tài)時漏光的主要原因，降低了對比度和亮度，從而損害了象質(zhì)。如Miyatake所教導(dǎo)的，1/4波片與偏振分束器一起使用時的關(guān)鍵作用在于使由幾何作用所引起的離軸偏振成分的透射率降至最低，以使“關(guān)閉”狀態(tài)盡可能地黑暗。1/4波片可以按如下方式取向，使得線性偏振光的成分之一例如s偏振光不會偏移，同時有效消除對于反射式成象器的“關(guān)閉”狀態(tài)來說并不需要的p偏振光。當(dāng)光束被處于“關(guān)閉”狀態(tài)的液晶光閥(LCLV)的單個象素反射時，s偏振成分再次不偏移地透過1/4波片。然而，不需要的p偏振成分再次偏移90°，使得相對于原始方向的總偏移為180°，從而消除了不需要的成分。由從處于“開啟”狀態(tài)的LCLV象素反射的光束構(gòu)成p偏振光。從“開啟”狀態(tài)象素反射的p偏振光只透過1/4波片一次，相應(yīng)地只旋轉(zhuǎn)90°。來自LCLV的圖象信息透過棱鏡系統(tǒng)向回傳播至偏振分束器，該偏振分束器如前所述具有反射s偏振光同時將最終p偏振圖象光束透射向觀察屏的特性。當(dāng)在該反射式成象系統(tǒng)的三個液晶光閥之每一個與Philips棱鏡之間的光路中采用1/4波片時，通過確保暗度更接近于完全黑暗可以改善其對比度。而在該系統(tǒng)中采用1/4波片就構(gòu)成了一種用于校正由偏振分束器所引起的偏振矢量旋轉(zhuǎn)的裝置，它不會產(chǎn)生由分色器所加入的不希望的橢圓度和附加旋轉(zhuǎn)度。1/4波片補償器還用在授予Schmidt等人的美國專利US5,576,854中，其公開的內(nèi)容在此引入作為參考。Schmidt等人的專利針對單色系統(tǒng)設(shè)計并且不具有彩色成象問題。Schmidt等人公開的系統(tǒng)的工作方式類似于前述Miyatake公開的系統(tǒng)，即通過降低在光束入射至偏振分束器時由幾何作用引起的離軸消偏振來實現(xiàn)。Schmidt等人特別提出采用延遲值等于0.25的波片以補償由偏振分束器產(chǎn)生的離軸偏振成分。然而，Schmidt等人還建議包括0.02的附加延遲以補償由LCLV的熱致雙折射產(chǎn)生的不利偏振，其中該雙折射結(jié)果會使黑暗狀態(tài)比所希望的情況亮。相應(yīng)地，Schmidt等人提出在單色成象系統(tǒng)中波片補償器具有等于0.27的總延遲值以補償附加延遲或者由于LCLV中熱致雙折射引起的偏振成分之間的相位延遲。在采用反射式液晶光閥的任何成象系統(tǒng)中研制用于提高對比度的系統(tǒng)、方法和設(shè)備是很有意義的。更具體地說，盡可能降低和校正這種系統(tǒng)中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)和橢圓度是一個顯著的改進(jìn)，其中所述旋轉(zhuǎn)和橢圓度通過在圖象“關(guān)閉”狀態(tài)產(chǎn)生不希望的消偏振并引起漏光而會削弱對比度。在傾斜入射面上采用光學(xué)干涉涂層的分色器例如Philips棱鏡，一般在各偏振態(tài)之間呈現(xiàn)相位差以及二次衰減。這使得偏振態(tài)中引入旋轉(zhuǎn)和橢圓度。由于該偏振元件在將信號透射至投影透鏡方面不如解偏器有效，從而降低了“開啟”狀態(tài)象素的圖象亮度而增加了“關(guān)閉”狀態(tài)象素的亮度。通過將具有選定偏振態(tài)的對應(yīng)于液晶光閥“開啟”象素的透射光強除以其它偏振態(tài)的透射光強，可以確定對比度。來自反射式成象系統(tǒng)的光束的對比度是對透射光偏振態(tài)純度的測量值。對比度越高，最終象質(zhì)越好。通過采用本發(fā)明的波片補償器可以提高反射式成象系統(tǒng)的對比度，其中波片補償器的位置設(shè)置成能夠攔截從分色器透射向反射式成象器的光束以及由該反射式成象器反射以第二次入射至分色器的光束。波片補償器的延遲值根據(jù)使特定偏振屬性最小化來選擇。如果作為波片材料及其光學(xué)厚度函數(shù)的波片延遲值按照能夠補償和消除“關(guān)閉”狀態(tài)圖象的不需要的偏振成分的方式計算，則可以實現(xiàn)最佳的對比度，從而使黑暗狀態(tài)接近于完全黑暗。這樣通過實質(zhì)提高的對比度而改善最終象質(zhì)。最佳延遲的特征在于相對于照明系統(tǒng)或光瞳的整個圓錐角，入射偏振光的橢圓度以及橢圓取向或旋轉(zhuǎn)都盡可能充分減小。通過計算光瞳邊緣的偏振矢量的橢圓度和取向，然后將延遲值確定成使得所述橢圓度和取向同時達(dá)到最小，以此來確定所需的延遲。橢圓度和橢圓偏振取向如下述方式確定確定在意欲設(shè)置波片補償器的位置處光束入射至圖象投影系統(tǒng)時光錐的光瞳尺寸；確定光線路徑，最好是邊緣光線的路徑；計算Stokes參數(shù)；然后以延遲值間隔計算橢圓度以及投影偏振取向。優(yōu)選地，接著對延遲值進(jìn)行漸變的較小重復(fù)以優(yōu)化對比度和亮度。波片的取向使得處于“開啟”狀態(tài)的象素透過最大亮度(即使其快軸或慢軸相對于入射偏振方向取向為零度)。當(dāng)各顏色通道的光強按適當(dāng)平衡最大化以確保相對于比如NTSC或PAL等標(biāo)準(zhǔn)顯示制式的精確顏色再生和純度時，則顯示質(zhì)量得以提高。在二次通過分色成象系統(tǒng)中，各顏色通道的光強通過如下步驟實現(xiàn)最大化1)在限定各顏色通道的波長范圍，從光源或燈獲得最大的積分輸出，2)對于s偏振光和p偏振光，在限定各顏色通道的波長范圍疊加整個光譜響應(yīng)，3)在顏色通道的整個波長范圍，匹配波片補償器的校正效率，以及4)在具有嵌入分色或偏振干涉濾光片的偏振和/或分色光學(xué)元件的入射表面并且最好是出射表面設(shè)置抗反射涂層。使亮度最大化的目標(biāo)具有苛刻的薄膜設(shè)計限制。前述光譜特性既不能彼此獨立地加以改變，也不能在不影響偏振光旋轉(zhuǎn)和橢圓畸變的情況下加以改變。用于降低分色鏡的反射并實現(xiàn)分色的薄膜干涉濾光片具有角度依賴特性，且必須根據(jù)入射光的圓錐角加以優(yōu)化。當(dāng)光束以傾斜角入射在這些涂層上時，反射光束的s和p偏振平面產(chǎn)生δ的相位變化。本發(fā)明的目的在于提供具有有效分色和色飽和度特性的分色鏡，從而可以通過校正光學(xué)元件的組合完全校正不需要的偏振效應(yīng)。特別地，對分色濾光片性能加以優(yōu)化，使不能由波片補償器校正的任何殘余漏光可以由輔助濾光片去除，而不損失各顏色通道的亮度，從而保持其平衡顏色保真度。圖2為簡單BK7棱鏡的透視示意圖，其中畫出了光瞳和用以跟蹤橢圓度和取向計算的邊緣光線。圖3為圖2所示簡單BK7棱鏡的側(cè)視示意圖，其中畫出了光瞳和用以跟蹤橢圓度和取向計算的邊緣光線。圖4表示關(guān)于圖2-3中所示光路的偏振光瞳位圖(pupilmap)，其中用圖解法顯示了由全內(nèi)反射引起的橢圓度和取向變化。圖5表示在具有1.52折射率的基片中全內(nèi)反射時的相位差(以度為單位)對角度(以度為單位)的關(guān)系。圖6表示相對于光軸傾斜45°的偏振元件的偏振態(tài)的光瞳位圖，其中圓錐角等于F/2.8，相當(dāng)于空氣中的10°。圖7表示對于延遲值從0至0.5變化并且相對于入射偏振態(tài)取向為0°的波片補償器其邊緣光線位置偏振矢量的橢圓度和取向曲線。更具體地說，圖7畫出了紅光通過圖1所示Philips棱鏡的第一三角棱鏡R、液晶光閥90以及位于其間的波片補償器80時的相應(yīng)值，其中延遲值遞增變化。圖8與圖7相關(guān)，表示通過第一通道即紅光通道且沒有波片補償器的偏振態(tài)的光瞳位圖。圖9與圖7相關(guān)，表示通過紅光通道且具有延遲值為0.20的波片補償器的偏振態(tài)的光瞳位圖。圖10表示從400nm至700nm垂直入射在圖1棱鏡R的表面41a的抗反射涂層上的非偏振光、s偏振光和p偏振光的計算反射率。圖11表示以全內(nèi)反射角從棱鏡R的表面41a的抗反射涂層反射的s偏振態(tài)與p偏振態(tài)之間相位差(以度為單位)的比較。圖12表示波長從400nm至700nm(從而包含了可見光區(qū))的光束在圖1中位于表面41b上的第一三角棱鏡R的反射率。非偏振光、s偏振光和p偏振光的反射率以單獨的曲線畫出，其入射角為28°。圖13表示圖1中棱鏡R的表面41b上的分色涂層所反射和透射光束的s偏振態(tài)與p偏振態(tài)之間的相位差(以度為單位)。圖14表示對于延遲值從0至0.5變化并且相對于入射偏振態(tài)取向為0°的波片補償器其邊緣光線位置偏振矢量的橢圓度和取向曲線。更具體地說，圖14畫出了綠光通過圖1所示Philips棱鏡的第二三角棱鏡G、液晶光閥110以及位于其間的波片補償器100時的相應(yīng)值，其中延遲值遞增變化。圖15與圖14相關(guān)，表示通過第二通道即綠光通道且沒有波片補償器的偏振態(tài)的光瞳位圖。圖16與圖14相關(guān)，表示通過綠光通道且具有延遲值為0.20的波片補償器的偏振態(tài)的光瞳位圖。圖17表示從400nm至700nm垂直入射在圖1棱鏡G的表面51a的抗反射涂層上的非偏振光、s偏振光和p偏振光的計算反射率。圖18表示以全內(nèi)反射角從棱鏡G的表面51a的抗反射涂層反射的s偏振態(tài)與p偏振態(tài)之間相位差(以度為單位)的比較。圖19表示波長從400nm至700nm(從而包含了可見光區(qū))的光束在圖1中位于表面51b上的第二三角棱鏡G的反射率。非偏振光、s偏振光和p偏振光的反射率以單獨的曲線畫出，其入射角為10.25°。圖20表示圖1中棱鏡G的表面51a上的分色涂層所反射和透射光束的s偏振態(tài)與p偏振態(tài)之間的相位差(以度為單位)。圖21表示對于延遲值從0至0.5變化并且相對于入射偏振態(tài)取向為0°的波片補償器其邊緣光線位置偏振矢量的橢圓度和取向曲線。更具體地說，圖21畫出了藍(lán)光通過圖1所示Philips棱鏡的四角棱鏡B、液晶光閥130以及位于其間的波片補償器120時的相應(yīng)值，其中延遲值遞增變化。圖22與圖21相關(guān)，表示通過第三通道即藍(lán)光通道且沒有波片補償器的偏振態(tài)的光瞳位圖。圖23表示陷波濾波器(notchfilter)的光譜特性，其中顯示了垂直入射的從400nm至700nm非偏振光的計算透射率。入射至本發(fā)明反射式成象系統(tǒng)的光束通過一個偏振裝置例如偏振分束器，將偏振光例如s偏振光傳送至一個分色器。分色器例如Philips棱鏡將偏振光成分分離成三基色。s偏振藍(lán)光、s偏振綠光和s偏振紅光從分色器的三個隔開的位置出射，并且輸出至三個反射式成象器例如液晶光閥。各反射式成象器根據(jù)所需圖象對各三基色光束的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制光束反射回分色裝置，使得光束“二次通過”分色器。相應(yīng)地，如果開始時偏振光成分例如s偏振光入射至分色器，則光束處于“開啟狀態(tài)”作為p偏振的三基色光返回分色器。分色器然后輸出p偏振發(fā)散光錐，通過偏振元件，接著通過投影透鏡射向屏幕。實際上，傳統(tǒng)分色器一般會由于幾何作用和薄膜涂層效應(yīng)而使透射光束中產(chǎn)生一定的消偏振。當(dāng)該部分光束透過分色器時，其偏振特性不同于所需的偏振態(tài)，因而該光束的存在會降低反射式成象系統(tǒng)的對比度。如前指出，對比度由對應(yīng)于液晶光閥“開啟”狀態(tài)的具有選定偏振態(tài)的透射光強除以對應(yīng)于“關(guān)閉”狀態(tài)處于另一偏振態(tài)的透射光強加以確定。另外，如前所述，來自反射式成象系統(tǒng)的光束的對比度是對透射光偏振態(tài)純度的量度。對比度越高，則整體象質(zhì)越好。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和設(shè)備，通過采用如下設(shè)置的波片補償器可以提高反射式成象系統(tǒng)的對比度，其中波片補償器的位置設(shè)置成能夠攔截從分色器透射向反射式成象器的光束以及由該反射式成象器反射以第二次入射至分色器的光束。根據(jù)使特定偏振屬性最小化來選擇材料和厚度以制成波片補償器。下面在對本發(fā)明反射式成象系統(tǒng)的例示性實施例加以說明之后，再說明波片補償器的有關(guān)細(xì)節(jié)。圖1畫出了本發(fā)明的一個例示性實施例，其中提高了用在反射式LCD背投影系統(tǒng)中的Philips棱鏡組件的對比度。在本文中，盡管圖1所示的實施例是以采用Philips棱鏡的反射式LCD系統(tǒng)給出的，但是應(yīng)當(dāng)理解這只是一個用作例證的例子，而并不是限定性的。圖1所示的系統(tǒng)接收來自光源10的輸入照明，一般可以是來自例如氙燈、金屬鹵素?zé)艋蜴u燈等光源的白光。光源10是用于提供光束的光源裝置的一個例子。來自光源10的光束入射在偏振分束器20上。光束在射向偏振分束器20之前，最好通過一個顏色調(diào)諧濾波器或陷波濾波器12，后面將更詳細(xì)地加以說明。如圖所示，光束最好以會聚光束射向偏振分束器20，然后射向Philips型棱鏡組件30。也可以使光源發(fā)出的光束作為準(zhǔn)直光束射向偏振分束器，然后通過一個位于偏振分束器20與Philips棱鏡30之間的會聚透鏡(未畫出)。這種透鏡是用于會聚光束的會聚透鏡裝置的一個例子。然而本發(fā)明的優(yōu)點在采用會聚光束時特別明顯。本發(fā)明校正了在采用會聚光束時產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)以及橢圓度，而準(zhǔn)直光束一般僅產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。偏振分束器20是一例用于使光束偏振的起偏器或偏振裝置，使處于第一偏振態(tài)的第一偏振光成分透過。另一例適宜的偏振裝置是偏振立體分束器。偏振分束器20透過一種偏振形式的光束(或者是s偏振光或者是p偏振光，為例示目的，假定此例中的光束為p偏振光)，而將另一種偏振形式的光束(此例中為s偏振光)相對于入射方向成90°反射。s偏振光指其偏振矢量垂直于入射平面的光束，而p偏振光指其偏振矢量位于入射平面內(nèi)的光束。s偏振光被反射至Philips棱鏡30。Philips棱鏡組件是用于將第一偏振光成分分離成三基色光的分色裝置或分色器的一個例子。分色裝置的其它例子包括分束立方體、X棱鏡、L棱鏡和平面傾斜平板分色鏡。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方法和設(shè)備還可以應(yīng)用于具有殘余相位差和衰減的分色器，例如采用在被關(guān)注的光譜區(qū)域內(nèi)具有非零但是均勻相位差的抗反射或分色涂層的分色器。由于其它分色器也適于實現(xiàn)將入射白光分解至分離顏色通道，所以不應(yīng)認(rèn)為Philips棱鏡是限定性的。Philips棱鏡30包括第一三角棱鏡R、第二三角棱鏡G和四角棱鏡B。各棱鏡最好由固體玻璃制成。Philips棱鏡30構(gòu)造成傳統(tǒng)Philips棱鏡，以使紅光、綠光和藍(lán)光通道分別通過棱鏡R、G和B。然而。Philips棱鏡可以采用不太傳統(tǒng)的分色涂層結(jié)構(gòu)使得紅光、綠光和綠光通道不是分別射向棱鏡R、G和B。光束通過入射表面41a，優(yōu)選以正入射形式入射至第一三角棱鏡R。入射表面41a涂有標(biāo)準(zhǔn)型抗反射涂層42。入射光束通過棱鏡R，直至遇到涂有分色涂層44的分色表面41b。分色涂層44設(shè)計成具有特定的光譜響應(yīng)和相位特性以與本發(fā)明的其它元件配合工作，這在下面將進(jìn)一步說明。這些類型的分色涂層在本領(lǐng)域是公知的，用作反射一種特定波長或顏色(例如紅色)光束而透射所有其它顏色(例如綠色和藍(lán)色)光束的目的。如果反射表面41b上制成分色涂層44使其反射紅光，則紅光以一定角度被反射向入射表面41a。紅光在表面41a處經(jīng)過全內(nèi)反射，然后通過棱鏡R的出射表面41c從棱鏡R射出，其中出射表面41c的外表面涂有抗反射涂層46。接著光束入射至波片補償器80，也稱作延遲片。分色涂層一般具有非零相位延遲且對于射向該分色涂層的光束波長保持基本恒定的相位延遲。第二三角棱鏡G具有入射表面51a、反射表面51b和出射表面51c。第二三角棱鏡的入射表面51a鄰近第一三角棱鏡R的反射表面41b設(shè)置并且與之空氣隔離。透過表面41b和分色涂層44的綠光和藍(lán)光通過一個小的空氣間隙，然后通過入射表面51a入射至第二三角棱鏡。入射表面51a涂有抗反射涂層52。分色涂層54形成在反射表面51b上用于反射綠光成分并透射藍(lán)光成分。所反射的綠光然后射向51a，由此處經(jīng)過全內(nèi)反射，接著通過涂有抗反射涂層56的表面51c從棱鏡G射出。該光束然后入射至波片補償器100。第三四角棱鏡B具有入射表面61a和出射表面61c。入射表面61a設(shè)在第二三角棱鏡G的反射表面51b上，使得透過分色涂層54的藍(lán)光成分通過入射表面61a入射至第三四角棱鏡B，然后經(jīng)由涂有抗反射涂層66的表面61c射出。該光束然后入射至波片補償器120。本發(fā)明可以采用任何傳統(tǒng)的阻紅外涂層、抗反射涂層、分色涂層、顏色調(diào)諧濾波器涂層，例如位于Philips棱鏡上的上述涂層。該系統(tǒng)中可以采用的適宜阻紅外涂層、抗反射涂層、分色涂層、顏色調(diào)諧濾波器涂層和其它適當(dāng)涂層的例子在JamesD.Rancourt的OPticalThinFilmUser’sHandbook(光學(xué)薄膜用戶手冊)(1987)和AlfredThelen的DesignofOpticalInterferenceCoatings(光學(xué)干涉涂層設(shè)計)(1989)中有詳細(xì)公開，在此引入作為參考。優(yōu)選的分色涂層公開在StephenD.Browning、PaulM.LeFebvre和BasilSwaby共同申請的名稱為ThinFilmDichroicColorSeperationFiltersforColorSplittersinLiquidCrystalDisplays(用于液晶顯示器中分色器的薄膜分色濾波器)的正在審查中的美國專利申請No._____中。由于一般存在三基色通道即紅色、綠色和藍(lán)色通道，所以可以有三個波片補償器80、100和120。然而，在本實施例中波片補償器120是不必要的，所以只有兩個波片補償器。各波片補償器位于相應(yīng)出射位置或出射表面40c、50c和60c與相應(yīng)液晶光閥90、110和130之間的光路上，從而存在三個完整的顏色通道。波片可以附著或直接粘合在分色裝置例如Philips棱鏡30或者反射式成象器比如90或110之一上，可以自由置于反射式成象器與分色棱鏡之間，或者嵌入在棱鏡組件中。三種顏色光錐各自入射到其相應(yīng)的反射式成象器90、110和130上，來自液晶光閥的光束被向回反射通過波片補償器80、110和120，并且包含有用以在屏幕150上形成最終圖象的光學(xué)信號信息。根據(jù)該圖象，反射式成象器或成象液晶光閥的部分象素處于開啟狀態(tài)，部分處于關(guān)閉狀態(tài)。由開啟狀態(tài)象素反射的光束由液晶光閥或LCLV將其偏振態(tài)移相90°，而由“關(guān)閉”狀態(tài)象素反射的光束在偏振狀態(tài)由于LCLV而不經(jīng)受任何改變。這些液晶光閥是反射式成象器或反射式成象裝置的例子，用于調(diào)制三基色光之一的偏振態(tài)并且將如此調(diào)制的紅光、綠光和藍(lán)光反射至或改向至分色裝置。在“關(guān)閉”狀態(tài)的各LCLV象素的反射光束回射之后，光束通過對應(yīng)的波片補償器90、110和130，它們設(shè)計成有效補償偏振矢量的任何旋轉(zhuǎn)和橢圓度。相應(yīng)地，通過將“關(guān)閉”狀態(tài)圖象的漏光降至“開啟”狀態(tài)，可以增強這些液晶成象系統(tǒng)中的對比度。本發(fā)明可以實現(xiàn)500∶1量級以上的對比度。圖1中所示系統(tǒng)“二次通過”光束的光路可以概括如下光束通過偏振分束器20以使光束偏振至第一偏振態(tài)然后入射至棱鏡組件30。在棱鏡30中，偏振光通過在選定表面上采用分色和抗反射涂層而加以分色。分離的顏色從棱鏡組件射出至反射式成象器90、110和130，在此處根據(jù)所需圖象改變反射光束的偏振態(tài)。反射光束再次通過棱鏡組件30，在其中使分離顏色會聚，并且發(fā)散光束射至投影透鏡140以便在屏幕150上顯示圖象?？梢圆捎萌魏蝹鹘y(tǒng)投影透鏡。這些透鏡是用于將圖象投影至屏幕上的投影透鏡裝置的例子。前述系統(tǒng)在圖象中采用了1/4波片以校正由偏振分束器引起的旋轉(zhuǎn)。然而，在采用分色器例如非偏振并具有多個介電表面且具有全內(nèi)反射表面的Philips棱鏡的反射式成象系統(tǒng)中1/4波片特別不足。由于這種復(fù)雜系統(tǒng)中的偏振態(tài)不能簡單地加以旋轉(zhuǎn)，所以不能簡單地用1/4波片對其偏振態(tài)進(jìn)行校正。在光束每次離軸通過多層分色涂層時其偏振矢量可以被移相或旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果是在光束通過光學(xué)介質(zhì)時其光束成分之間具有相位延遲，從而產(chǎn)生一定的離軸偏振成分。如果沒有例如本發(fā)明波片補償器的某種結(jié)構(gòu)，則這種復(fù)雜分色結(jié)構(gòu)所透射光束的偏振平面具有殘余橢圓度和離軸旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致對比度不能接受。相應(yīng)地，在成象系統(tǒng)中，光束入射到多個反射和透射表面時，必需用波片補償器來調(diào)整光束的不均勻變化。本發(fā)明的波片補償器有效地降低了第二次通過棱鏡組件時不需要的偏振光，從而提高了由棱鏡組件出射向投影透鏡的光束的偏振純度。選擇波片補償器的值以實現(xiàn)特定的相位差，以延遲進(jìn)而基本消除來自反射式成象器的以一定角度入射至分色器偏振表面的輸入光束部分，即不處于分色器偏振平面本征態(tài)的光束。以此方式，顯著降低了從反射式成象器輸入的經(jīng)過消偏振的光束部分，從而大大提高了該反射式成象系統(tǒng)的對比度并且輸出的會聚光錐基本上完全由具有選定偏振態(tài)的光束組成，實現(xiàn)了高對比度的投影圖象。換句話說，由于某些光學(xué)元件例如偏振分束器20定向改變包括第一偏振光成分的斜射光線，所以波片補償器必須接著改變所通過的斜射光線的偏振態(tài)。采用這種波片補償器的結(jié)果是，具有第二偏振態(tài)的第二光束成分入射至Philips棱鏡30，各斜射光線具有基本垂直于相應(yīng)斜射光線的第一偏振矢量的第二偏振矢量。波片補償器由雙折射材料制成，通常為例如石英、方解石或云母等各向異性晶體；然而，某些類型的對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料也是適用的。拉伸有機聚合物薄膜由于其低成本和易于獲得不同延遲值的薄膜而成為一種優(yōu)選形式的波片補償材料。然而，這種薄膜一般具有由于產(chǎn)生圖象畸變而根本不適于此應(yīng)用的表面，除非將所制得的波片補償器附著在分色裝置例如棱鏡的出射表面上并且還須與圖象平面基本分離。波片補償器也可以是典型液晶或LCD單元的液晶材料。另外，液晶材料在實現(xiàn)適當(dāng)?shù)姆肿尤∠蛑罂梢赞D(zhuǎn)變成固體。這可以通過具有液晶側(cè)鏈或可聚合液晶分子的聚合物來完成。LCD單元包含在兩個相對表面例如兩個相對平板之間。另外，這兩個相對表面也可以是與分色裝置表面例如棱鏡30的出射表面41c相對的單個平板，或者與成象裝置的表面(例如與出射表面41c相對的成象器90的表面)相對的單個平板。波片補償器最好定向為0°，并且波片補償器的快軸最好定向為平行于來自反射式成象器的所需輸入偏振態(tài)。更具體地說，各波片補償器以如下方式定向，使得當(dāng)光束是例如s偏振光時，該s偏振成分保持不移相而其它成分在一次通過時相位移動一個特定量。相移變化根據(jù)公式Δφ=2πΔn(d/λ)確定；其中Δφ為一次通過波片補償器產(chǎn)生的相移，Δn為波片兩個光軸的折射率之差，體現(xiàn)其雙折射的特性，d為波片的物理厚度，而λ為光波長。本發(fā)明指出，如果將波片的延遲值選擇為使得“關(guān)閉”狀態(tài)的不需要的偏振成分基本消除或消失，則可以實現(xiàn)最佳的對比度。其結(jié)果是，黑暗狀態(tài)接近于完全黑暗，從而顯著改善了對比度，因而提高了最終象質(zhì)。通過使光束延遲一個波長值，使得光束的橢圓度和橢圓偏振取向都近似于最小，可以實現(xiàn)這種優(yōu)點。使光束的橢圓度和橢圓偏振取向都近似于最小的延遲值此處稱作偏振旋轉(zhuǎn)消除延遲值。在確定偏振旋轉(zhuǎn)消除延遲值之后，可以獲得其延遲值選定為使得光束延遲對應(yīng)于偏振旋轉(zhuǎn)消除延遲值的波長值的波片補償器。選擇波片補償器的延遲值包括選擇雙折射材料然后確定產(chǎn)生所需延遲值所需要的厚度。使光束的橢圓度和橢圓偏振取向同時處于最小的波長值的確定方法包括計算光瞳邊緣的偏振矢量的橢圓度和取向。根據(jù)橢圓度和取向只能在光瞳或入射角的一點處“完全”校正的原理進(jìn)行該計算。光瞳是光錐的二維截面，該二維是垂直于光束傳播方向的平面的空間坐標(biāo)。本發(fā)明采用極限光瞳光線，有時稱作邊緣光線。邊緣光線指的是由光源點射向光瞳最寬點邊緣的光線。圖2和圖4中的220表示邊緣光線。在實例1中將更詳細(xì)地討論基于簡單全內(nèi)反射棱鏡的圖2-4。利用邊緣光線220或光瞳點進(jìn)行計算。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)其它條件例如光瞳均勻性也可以采用光瞳內(nèi)的其它光線。圖4以曲線圖形式畫出了一個簡單TIR表面所產(chǎn)生的橢圓度和取向變化，其中圖4在實例1中也將加以討論。還根據(jù)偏振光的數(shù)學(xué)表述進(jìn)行計算。例如，可以由一組稱作Stokes參數(shù)的四個光強數(shù)值表示偏振光的可能狀態(tài)。這四個Stokes光強參數(shù)為S0、S1、S2、S3。操作上，S0表示整個光強，S1表示通過水平線偏振器的光強，S2表示通過45°線偏振器的光強，以及S3表示通過右旋圓偏振器的光強。Stokes表示符號在Azzam的“EllipsomertyandPolarizedLight(橢圓測量和偏振光)”一文中有充分描述，在此引入作為參考。偏振光可以通過將其電場矢量分量分解成x和y分量而方便地加以表述，其中z為光束的傳播方向。旋轉(zhuǎn)可以用光束通過某種介質(zhì)或者在界面受到反射之后其偏振矢量對初始方向的旋轉(zhuǎn)在x-y平面內(nèi)的角度表示。偏振矢量在通過系統(tǒng)之后的取向可以通過跟蹤電場矢量通過該系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)加以計算。在傳統(tǒng)表示符號中，完全單色電場矢量由兩個與時間無關(guān)的正交振動構(gòu)成，其形式為E=Ex=｜Ex｜eiδxEy=｜Ey｜eiδy其中｜Ex｜和｜Ey｜為電場振幅，δx和δy為波的相位分量。采用此定義，可以將Stokes參數(shù)或矢量重新表示為S0=Ex2+Ey2S1=Ex2-Ey2S2=2ExEycosΔS3=2ExEysinΔ其中Δ=δy-δx，公知為相位差。通過此公式，可以利用此處所述通常技術(shù)或者商用軟件來表示通過含有薄膜涂層、全內(nèi)反射表面和偏振成分的光學(xué)系統(tǒng)的光線。為了求出系統(tǒng)輸出的以Stokes矢量表示的生成偏振橢圓的橢圓度和取向，定義下述方程取向=α=1/2arctan(S2/S1)橢圓度=e=tan[1/2arcsin{S3/((S1)2+(S2)2+(S3)2)1/2}]在理解了偏振矢量的取向以角度α表示并且其橢圓度以參數(shù)e表示之后，則可以由相對于二次通過棱鏡的輸入偏振方向取向為0°的延遲片計算出α和e。該延遲值在0至0.5波長之間變化，并且確定使取向和橢圓度都為零的位置以確定補償片的最佳值。這些計算可以手工進(jìn)行，或者替代地，可以將上述方程中的參數(shù)輸入適當(dāng)?shù)挠嬎銠C程序中，因為這種計算對于含有多達(dá)上百層不同構(gòu)成光學(xué)材料的系統(tǒng)可能非常繁瑣。除了四個Stokes光強參數(shù)之外，還存在其它可用于計算和表述橢圓度和取向的用數(shù)學(xué)理論表示偏振光的方法。這些其它方法包括Jones矢量和相干矩陣表示法，但不限于此。由OpticalResearchAssociatesofPasadena(CA)制作的軟件程序例如“CodeV”可用于利用Jones計算法進(jìn)行光線跟蹤以使光線在系統(tǒng)中傳播，并且接著根據(jù)此信息計算出Stokes矢量。對于用戶限定的每一光線在光學(xué)系統(tǒng)中的每一界面，由光線跟蹤程序執(zhí)行上述計算。隨著各光線通過計算光路中每一界面和材料而經(jīng)受改變，依次計算出各光線的強度和偏振。這些程序和算法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以參閱“CodeV”使用手冊(1997年8月發(fā)布，版本8.20)，在此引入作為參考。本發(fā)明中采用光線跟蹤程序以計算在各界面處透射和反射的相位延遲以及對于每一偏振方向的反射和透射的光強。對于表示位于照明光錐外圍的邊緣光線的多個斜射光線，以及在主光線和邊緣光線之間具有多種中間角度的光線，計算處于“開啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)、橢圓度和光強。然后利用該光線跟蹤程序進(jìn)行重復(fù)計算以優(yōu)化顯示亮度和對比度。第一步是建立光學(xué)系統(tǒng)的分析模型。采用商用薄膜設(shè)計程序可以優(yōu)化抗反射和分色涂層的薄膜設(shè)計，該商用薄膜設(shè)計程序的例子是“TFCALC”，可以從SoftwareSpectraInc.ofPortland(OR)購得。如圖4所示，包括由光學(xué)系統(tǒng)f#限定的具有最大入射角的邊緣光線在內(nèi)的多個斜射光線，最好是十二個斜射光線，被用以與平行于光軸的主光線一起進(jìn)行這種模擬。當(dāng)薄膜涂層設(shè)計針對各表面(連同薄膜材料和其它光學(xué)元件的折射率以及“開啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)液晶光閥的偏振特性)加以限定后，可以利用光線跟蹤程序計算并顯示所有指定光線的橢圓度和取向。波片厚度的最佳值可以取從0至一半波長或λ/2之間的任何值，并且根據(jù)系統(tǒng)的不同而不同。在按照波長間隔計算出橢圓度和取向之后，最好將特定系統(tǒng)偏振的橢圓度和旋轉(zhuǎn)的計算值作為延遲值的函數(shù)以曲線顯示畫出。該曲線的例子表示在圖7、14和21中。橢圓度和旋轉(zhuǎn)都與橫坐標(biāo)相交點的值，換句話說，當(dāng)它們同時等于零時，則橫坐標(biāo)所對應(yīng)的延遲值即為波片對于特定成象系統(tǒng)的最佳值。由于各顏色通道可能需要不同的波片值，所以對于各顏色通道分別計算出波片值。確定各單獨通道的橢圓度和取向最小值的具體例子在實例2-4中給出，它們對應(yīng)于圖5-12。波片補償器的最佳延遲值以兩個步驟得出。第一步，校正邊緣光線以消除旋轉(zhuǎn)和橢圓度。這通過在光線跟蹤程序中模擬一個具有不同延遲值的附加補償元件來完成。將延遲值設(shè)定在從0至0.5的有限值。通過畫出對于這些有限延遲值每個的邊緣光線旋轉(zhuǎn)和橢圓度的曲線，可以確定出其中橢圓度和旋轉(zhuǎn)都接近于零的第一局部最小值。該模擬的目的在于優(yōu)化顯示的對比度和亮度。在該優(yōu)化的第二步驟，計算出所有光線的相對光強并累加，以給出全部錐角的積分光強，它正比于“開啟”狀態(tài)的實際圖象的主觀亮度。對比度如下所述加以確定。亮度=∑在應(yīng)用波長范圍內(nèi)處于“開啟”狀態(tài)的各光線光強在對“關(guān)閉”狀態(tài)進(jìn)行同樣的計算之后，對比度計算如下對比度=∑“開啟”狀態(tài)各光線光強/∑“關(guān)閉”狀態(tài)各光線光強確定波片最佳延遲值的另一種方法是畫出對于特定系統(tǒng)的偏振橢圓度和旋轉(zhuǎn)的測量值或?qū)嶒灤_定值作為延遲值函數(shù)的曲線。這可以通過采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)測量Stokes參數(shù)來完成。雖然可以通過實驗方式獲得計算橢圓度和取向所需的數(shù)據(jù)，但是優(yōu)選通過計算方式獲得這些數(shù)據(jù)。此處公開的波片補償器是用于延遲三基色光束中的至少一種以實現(xiàn)既定相位差的波片補償裝置的例子。如上所述，最好使光束通過一個顏色調(diào)諧濾波器或陷波濾波器，如圖1中的12所示。陷波濾波器在結(jié)合第一三角棱鏡R描述的第一顏色通道例如紅色通道中特別有用，因為該棱鏡中的反射角是相對極大值。這種陷波濾波器是用于對由偏振裝置透射向分色裝置的光波長范圍進(jìn)行調(diào)諧的陷波濾波裝置的例子。更具體地說，該陷波濾波裝置對入射光束進(jìn)行反射，使得入射至分色裝置的光束具有選定的波長范圍。優(yōu)選實施例的各實例為了提供用于根據(jù)本發(fā)明確定最佳波片延遲材料和厚度的具體模型，本發(fā)明還提供了多個實例。實例1和2不包括采用波片補償器，但是含有提供旋轉(zhuǎn)和橢圓度的例子。實例3A-3D都與圖1所示的投影系統(tǒng)相關(guān)。實例3A-3C給出了各相應(yīng)顏色通道的特性。實例3D詳細(xì)描述了圖1中12所示的陷波濾波器，它用在實例3A-3C中詳細(xì)描述的系統(tǒng)中。實例1圖2表示根據(jù)上述參照Stokes參數(shù)的方法確定取向和橢圓度的例子中采用的簡單BK7棱鏡的透視圖，圖3表示其側(cè)視圖。圖2和3畫出了全內(nèi)反射棱鏡200和光瞳210。220表示用于橢圓度和取向計算的跟蹤邊緣光線?？梢岳斫?，根據(jù)其它條件例如光瞳均勻性也可以采用光瞳內(nèi)的其它光線。根據(jù)以10°錐角(F/#2.88)入射至棱鏡，以傾斜56°角射向全內(nèi)反射表面，并且接著在出射表面202從棱鏡出射的入射會聚光束進(jìn)行計算。假定棱鏡表面沒有涂層，所以透射損耗是由于輸入和輸出表面的菲涅耳反射損耗引起的。圖5畫出了對于折射率為1.52的基片相位差隨發(fā)生全反射的角度的變化關(guān)系。雖然平行于光軸的光線在56°角受到反射產(chǎn)生大約30°的相位差，但是y-z平面中斜射光線的相位差從28°至約32°變化。位于x-z平面內(nèi)斜射光線的s偏振矢量和p偏振矢量不同于主光線以及位于y-z平面內(nèi)光線的s偏振矢量和p偏振矢量。根據(jù)圖5，x-z平面內(nèi)光線在圖3中TIR表面處反射的相位差被混合，從而僅僅使偏振態(tài)隨著斜射光線與z軸即光軸之間的夾角而改變。x-z平面內(nèi)光瞳邊緣處的邊緣光線產(chǎn)生的改變最大。對圖2所示光瞳邊緣的邊緣光線跟蹤，可以計算出Stokes參數(shù)，如下面表1所示。表1<tablesid="table1"num="001"><table>ST0ST1ST2ST3輸入偏振1.00000-1.000000.000000.00000棱鏡入射處0.95536-0.955360.000000.00000TIR表面0.95536-0.77473-0.55402-0.07460棱鏡出射處0.91278-0.87294-0.25702-0.07140圖象0.91278-0.87294-0.25702-0.07140</table></tables>利用基于Stokes參數(shù)的上述橢圓度和取向方程中的這些參數(shù)，得出取向為8.203°，橢圓度為-0.039。偏振光瞳位圖顯示在圖4中，其中用圖解法畫出了全內(nèi)反射表面產(chǎn)生的橢圓度和取向變化。相對x軸光瞳位移為零的斜射光線的偏振矢量不發(fā)生改變，而在相對x軸光瞳為-1或1時并且相對y軸光瞳為零的斜射光線產(chǎn)生最大的偏振矢量旋轉(zhuǎn)和橢圓度。實例2圖6表示的實例為將實例1中的棱鏡替換為在照明錐角等于2.8的f#的光學(xué)系統(tǒng)中具有45°傾角(相當(dāng)于空氣中10°)的偏振元件。該偏振元件不具有任何干涉涂層。因此，可以看出偏振元件(例如授予Ootaki的美國專利US5,549,593所公開的偏振元件)只產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生橢圓度。實例3A-3D概述實例3A-3D全部與圖1所示的投影系統(tǒng)相關(guān)。盡管實例3A-3D都與一個例示性系統(tǒng)相關(guān)，但是各實例突出了該系統(tǒng)不同部分的特性。實例3A-3C中比較了采用有本發(fā)明波片補償器的圖1所示反射式成象系統(tǒng)與該同一系統(tǒng)沒有波片補償器的優(yōu)點。實例3A-3C中分別單獨描述了各顏色通道，即紅色、綠色和藍(lán)色通道。實例3A參照圖7-13說明了該系統(tǒng)紅色通道的特性。實例3B參照圖14-20說明了該系統(tǒng)綠色通道的特性。圖21-22是關(guān)于實例3C中所述的藍(lán)色通道的。實例3D詳細(xì)說明了圖1中12所示的用于實例3A-3C所述系統(tǒng)中的陷波濾波器或顏色調(diào)諧濾波器。實例3D參照圖23說明了該陷波濾波器。先是畫出了采用波片補償器之前的各顏色通道中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)和橢圓度。然后將之與采用了設(shè)計為具有最佳延遲的波片補償器時的情況加以比較。實例3A和3B詳細(xì)描述了分別位于圖1中所示Philips棱鏡的棱鏡R和棱鏡G上的各抗反射涂層和分色涂層的薄膜材料的光學(xué)特性、薄膜層的厚度以及淀積順序。表2-5給出了所淀積材料的順序和厚度。這些涂層僅僅是可采用的例示性抗反射涂層和分色涂層，也可以采用其它任何適宜的抗反射涂層和分色涂層。各涂層產(chǎn)生的相位差根據(jù)波長變化而列出。更具體地說，棱鏡R上分色涂層和抗反射涂層產(chǎn)生的相位差分別表示在圖11和13中，而棱鏡G上分色涂層和抗反射涂層產(chǎn)生的相位差分別表示在圖18和20中。而且，這些涂層的光譜性能作為波長的函數(shù)對于棱鏡R表示在圖10和12中，對于棱鏡G表示在圖17和19中。另外，圖13還給出了相位差隨全內(nèi)反射表面入射角的變化。采用實例3A-3D中提供的數(shù)據(jù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本申請公開的技術(shù)計算出不同角度的這些干涉濾波器的光學(xué)性能，從而確定對于特定照明系統(tǒng)的最佳校正方式。圖1中所示并且由實例3A-3D具體給出結(jié)構(gòu)的沒有波片補償器的系統(tǒng)會產(chǎn)生大約30∶1的對比度。如此處所述，采用波片補償器一般會使對比度提高至少一個數(shù)量級。但是，所達(dá)到的對比度還取決于所采用的涂層、照明光譜、顏色調(diào)諧濾波器的采用以及是否含有光度加權(quán)(photopticweighting)。如果采用了均勻照明光源和具有兩個陷波的顏色調(diào)諧濾波器，則認(rèn)定為具有光度加權(quán)。實例3A實例3A和圖7-13是關(guān)于通過比如由第一三角棱鏡R、波片補償器80和液晶光閥90所限定的顏色通道的紅光的對比數(shù)據(jù)，以及通過沒有波片補償器的該相同通道的光束的對比數(shù)據(jù)。用于選擇構(gòu)成紅色通道的紅光的分色涂層具有大約620nm的中心波長。圖7是橢圓度和旋轉(zhuǎn)值對延遲值的曲線圖，其中延遲器的延遲值從0至0.5變化，光線R4的取向為0°，波長為630nm。如圖所示，在延遲值大約為0.20時橢圓度和取向都取最小值。圖8表示通過如圖1所示特定結(jié)構(gòu)的第一通道或紅光通道的偏振態(tài)的光瞳位圖，但是沒有波片補償器。它表示通過該顯示系統(tǒng)的“關(guān)閉”象素。產(chǎn)生的偏振態(tài)是通道中分色涂層、抗反射涂層和全內(nèi)反射表面綜合作用的結(jié)果。具有無窮大對比度的系統(tǒng)沒有橢圓度，并且旋轉(zhuǎn)角為零度。在此情況下，在極限相對光瞳位置的光瞳邊緣具有顯著的橢圓度和旋轉(zhuǎn)。具有均勻光譜、顏色調(diào)諧濾波器、分色涂層、標(biāo)準(zhǔn)抗反射涂層和光度加權(quán)的對比度是50∶1。注意，其取向與實例1中的圖4所示無涂層TIR棱鏡的取向方向相反，并且稍大于其取向，而其橢圓度則顯著較大。插入延遲值0.20的波片補償器產(chǎn)生如圖9所示的光瞳偏振位圖。當(dāng)0.20波片補償器與均勻光譜、顏色調(diào)諧濾波器、分色涂層、標(biāo)準(zhǔn)抗反射涂層和光度加權(quán)一起采用時，其對比度為678∶1。下面表2和3給出了分別位于第一三角棱鏡R上42和44處的抗反射涂層和分色涂層的薄膜層厚度以及淀積順序。圖10-13表示棱鏡R上所形成濾波器在400nm至700nm可見光波長范圍光學(xué)性能的主要特性。圖10-11是關(guān)于抗反射涂層的，圖12-13是關(guān)于分色涂層的。淀積在表面41a上以形成涂層42的抗反射涂層由Ta2O5(H)和SiO2(L1)的交替層構(gòu)成。涂層鄰接入射介質(zhì)施加表2頂欄中的材料，并且鄰接基片終止于底欄的材料。高折射材料(H)、低折射材料(L1)、入射介質(zhì)和基片的折射率分別是2.13、1.45、1.0和1.52。材料厚度以納米(nm)為單位。表2給出了其順序和厚度。表2圖10表示用于棱鏡R的表面41a上的抗反射涂層42在正入射時的光譜性能。圖11表示該三角形在與圖10相同波長范圍所產(chǎn)生的相位差。淀積在表面41b上以形成涂層44的分色涂層由TiO2(H)、ZrO2(L)和SiO2(L1)的交替層構(gòu)成。涂層鄰接入射介質(zhì)施加表3頂欄中的材料，并且鄰接基片終止于底欄的材料。高折射材料(H)、低折射材料(L)、另一低折射材料(L1)、入射介質(zhì)和基片的折射率分別是2.45、2.00、1.45、1.52和1.00。材料厚度以納米(nm)為單位。表3給出了其順序和厚度。表3圖12表示第一三角棱鏡R上的分色濾波器的光學(xué)性能，顯示在28°角處400nm至700nm的可見光波長范圍的非偏振光、s偏振光和p偏振光的反射率。該分色濾波器的適宜光譜特性如下1)從約400nm至約580nm，該濾波器反射率近于零，從而透光，2)在自約580nm開始的區(qū)域，反射率開始在大約20nm的范圍內(nèi)迅速增大至近于100％，從而該區(qū)域設(shè)定為阻斷波長，3)在阻斷區(qū)域，s偏振和p偏振狀態(tài)接近重疊，但是直到約630nm才具有相同的反射率，在該波長處這兩個偏振態(tài)都具有近于100％的最大反射率。在此理想情況下，s偏振態(tài)和p偏振態(tài)反射率在阻斷波長情況下完全重疊至限定紅色通道的最大反射率。雖然這可以在一個入射角實現(xiàn)，但是實際中在表示入射照明的圓錐角范圍內(nèi)必須進(jìn)行某種折衷。圖13表示在圖12相同波長范圍s偏振態(tài)與p偏振態(tài)之間產(chǎn)生的相位差。在分色涂層的低反射高透射區(qū)域400nm至約580nm范圍其透射相位差比較恒定，在零至(-)30°之間。在阻斷波長處相位差經(jīng)過一個躍變，從約(-)50°躍變至(+)130°，然后在約600nm至680nm的高反射區(qū)域呈梯度式下降。波片補償器在紅色通道中對后一波長范圍是有效的，其中相位差相對于波長比較恒定。圖12表示獲得高亮度和高對比度圖象所需的s和p偏振成分適宜的反射。用于紅色通道的該濾波器具有從450直至580nm的透過或低反射區(qū)域，其中發(fā)生躍變至“阻斷”或高反射波長范圍。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，躍變區(qū)域的波長范圍較窄，反射率在“阻斷”區(qū)域盡可能高，并且在“透過”區(qū)域為零，使得紅色圖象通道信息不受綠色和藍(lán)色通道中相應(yīng)象素的影響。另外，這些涂層在入射角處對于標(biāo)準(zhǔn)(nominal)光線最好是非偏振的。相應(yīng)地，透射光的s和p偏振成分從躍變區(qū)域開始直至“阻斷”區(qū)域應(yīng)當(dāng)重疊。優(yōu)化非偏振特性會產(chǎn)生最大顯示亮度。s偏振和p偏振狀態(tài)都必須被反射以便從棱鏡出射并且由偏振選擇元件透射以便投影在觀察屏幕上，因此，在給定波長處平均透射光強正比于s和p偏振成分反射率的乘積?？梢圆捎枚喾N設(shè)計方法來形成非偏振分色涂層，然而，非偏振特性僅限于一個固定的入射角。實際中，必須優(yōu)化系統(tǒng)以處理發(fā)散角范圍。在增大入射角時這需要在干涉涂層的如下兩個特性之間進(jìn)行折衷，1)光譜曲線形狀向短波長方向偏移，以及2)s偏振態(tài)與p偏振態(tài)之間的分離增大。通過去除偏振躍變區(qū)域以獲得用于實現(xiàn)通道特性顏色的寬波長范圍，可以在不顯著損害圖象對比度和亮度的情況下進(jìn)行這種折衷。實例3D給出了實現(xiàn)此目的的技術(shù)。實例3B此實例和圖14-20是關(guān)于通過比如由第二三角棱鏡G、波片補償器100和液晶光閥110所限定的顏色通道的綠光的對比數(shù)據(jù)，以及通過沒有波片補償器的同一通道的光束的對比數(shù)據(jù)。用于綠色通道中棱鏡G的分色涂層具有大約540nm的中心波長。圖14是橢圓度和旋轉(zhuǎn)值對延遲值的曲線圖，其中延遲器的延遲值從0至0.5變化，光線R4的取向為0°，波長為550nm。如圖所示，在延遲值大約為0.20時橢圓度和取向都取最小值。在延遲值為0.20時橢圓度和取向也都取近似最小值。圖15表示通過如圖1所示特定結(jié)構(gòu)的綠光通道的偏振態(tài)的光瞳位圖。它表示通過該顯示系統(tǒng)的“關(guān)閉”象素。產(chǎn)生的偏振態(tài)是通道中分色涂層、抗反射涂層和全內(nèi)反射表面綜合作用的結(jié)果。具有無窮大對比度的系統(tǒng)沒有橢圓度，并且旋轉(zhuǎn)角為零度。在此情況下，相對于棱鏡R產(chǎn)生的圖8所示的光瞳位圖，其光瞳邊緣處具有較小的橢圓度以及相當(dāng)大的旋轉(zhuǎn)。具有均勻光譜、顏色調(diào)諧濾波器、分色涂層、標(biāo)準(zhǔn)抗反射涂層和光度加權(quán)的對比度是24∶1。插入延遲值為0.20的波片補償器產(chǎn)生如圖16所示的光瞳偏振位圖。當(dāng)0.20波片補償器與均勻光譜、顏色調(diào)諧濾波器、分色涂層、標(biāo)準(zhǔn)抗反射涂層和光度加權(quán)一起采用時，其對比度為538∶1。下面表4和5給出了分別位于第二三角棱鏡G上52和54處的抗反射涂層和分色涂層的薄膜層厚度以及淀積順序。圖17-20表示棱鏡G上所形成的濾波器在400nm至700nm可見光波長范圍的光學(xué)性能的主要特性。圖17-18是關(guān)于抗反射涂層的，圖19-20是關(guān)于分色涂層的。淀積在表面51a上以形成涂層52的抗反射涂層由Ta2O5(H)和SiO2(L1)的交替層構(gòu)成。涂層鄰接入射介質(zhì)施加表4頂欄的材料，并且鄰接基片終止于底欄的材料。高折射材料(H)、低折射材料(L1)、入射介質(zhì)和基片的折射率分別是2.13、1.45、1.0和1.52。材料厚度以納米(nm)為單位。表4給出了其順序和厚度。表4<tablesid="table4"num="004"><table>材料厚度L198.32H59.72L125.38H24.98</table></tables>圖17給出了表面51a上的抗反射涂層52在45°入射角時的光譜性能，表示通過棱鏡R的表面41b上的分色涂層44之后入射到棱鏡G的主要光線。在此條件下，s偏振矢量與p偏振矢量之間存在光強差別以及依賴于波長的相位差別，如圖18中所示。淀積在表面51b上以形成涂層54的分色涂層由TiO2(H)和ZrO2(L)的交替層構(gòu)成。涂層鄰接入射介質(zhì)施加表5頂欄的材料，并且鄰接基片終止于底欄的材料。高折射材料(H)、低折射材料(L)、入射介質(zhì)和基片的折射率分別是2.45、2.00、1.52和1.52。材料厚度以納米(nm)為單位。表5給出了其順序和厚度。表5圖19畫出了第二三角棱鏡G上的分色濾波器的光學(xué)性能，顯示了在10.250°角度400nm至700nm的可見光波長范圍的非偏振光、s偏振光和p偏振光的反射率。圖20表示在圖19相同波長范圍的s偏振與p偏振狀態(tài)之間產(chǎn)生的相位差。實例3C此實例和圖21-22是關(guān)于通過比如由第一四角棱鏡B和液晶光閥130所限定的沒有例如波片補償器120的波片補償器的顏色通道的藍(lán)光數(shù)據(jù)。藍(lán)光具有大約450nm的波長。圖21是橢圓度和旋轉(zhuǎn)值對延遲值的曲線圖，其中延遲器的延遲值從0至0.5變化，光線R4的取向為0°，波長為450nm。如圖所示，橢圓度和取向在整個延遲值范圍都近于零。圖22表示通過如圖1所示特定結(jié)構(gòu)的第三通道或藍(lán)光通道但是沒有波片補償器的偏振態(tài)的光瞳位圖。在此情況下，不具有橢圓度和取向。具有均勻光譜、顏色調(diào)諧濾波器、零相位分色涂層、標(biāo)準(zhǔn)抗反射涂層和光度加權(quán)的對比度是3000∶1。相應(yīng)地，不需要波片補償器。實例3D實例3D給出了實例3A-3C中所述系統(tǒng)采用的顏色調(diào)諧濾波器性能的相關(guān)數(shù)據(jù)。這種顏色調(diào)諧濾波器可以用于系統(tǒng)中一定位置以便對入射光進(jìn)行濾波。該濾波器的陷波位置即低透射區(qū)域設(shè)計成對應(yīng)于分色涂層的躍變區(qū)域。更具體地說，濾波器的陷波位置設(shè)計成對應(yīng)于分色涂層例如實例3A所述紅色通道中分色涂層的躍變區(qū)域，這將在后面更詳細(xì)說明。優(yōu)選地，該濾波器位于圖1中12處所示的照明區(qū)域。選擇陷波濾波器的特性，使其與優(yōu)選分色涂層一起作用使得對于各顏色通道的對比度達(dá)波片補償器校正效果到最大。優(yōu)選地，陷波濾波器從所述阻斷波長至其第一峰值波長具有非常陡峭的斜率，有選擇地僅去除有限范圍的波長從而不致?lián)p害選定顏色通道的亮度。在一個更為優(yōu)選的實施例中，陷波濾波器進(jìn)一步限定各顏色通道的波長范圍以提供適當(dāng)?shù)念伾兌炔⑶掖_保其不被光源的色度變化所損害。最優(yōu)選的濾波器元件是薄膜干涉涂層陷波濾波器，其光譜特性顯示在圖23中。由于被用作正入射，所以該濾波器對于非偏振光、s偏振光和p偏振光的透射具有相同的陷波濾波器光譜特性。該干涉陷波濾波器具有位于如下波長處極窄的躍變區(qū)域，在該波長處不能由波片補償器加以校正的反射波長部分被阻斷從而不影響圖象對比度和亮度。陷波濾波器去除了因為相位差變化而不能由波片補償器加以校正的阻斷區(qū)域波長。陷波濾波器對于被選擇性限制的波長區(qū)域允許采用非零相位差分色濾波器。干涉陷波濾波器比吸收式顏色濾波器更優(yōu)先選用。吸收式顏色濾波器具有較寬的斜率，而不是進(jìn)行精確選擇性去除所需的陡峭斜率。由于干涉濾波器可以作成具有窄的陷波寬度和陡峭的斜率以有選擇地去除分色濾波器中的躍變區(qū)域，所以可以采用一個陷波濾波器用于整個顯示裝置。然而，可以在各顏色通道中插入分離的吸收式濾波器。圖23中的濾波器是具有這些特性的一個例子，在約575-600nm區(qū)域具有小于10％的透射率，在610nm處具有50％的透射率并且在直至約680nm的區(qū)域具有大于95％的透射率。圖19和20表示第二三角棱鏡G的表面51b上的分色濾波器54的光譜特性，該第二三角棱鏡G在如圖23所示的可見光波長范圍400nm至700nm內(nèi)與優(yōu)選的陷波濾波器共同作用以獲得高亮度和高對比度的圖象。該陷波濾波器還限定了藍(lán)色通道，從約400至465nm具有大約95％的透射率。因此可以看出，具有反射相位差變化的分色涂層的躍變區(qū)域被陷波濾波器的阻斷區(qū)域所隔斷，從而不影響圖象的對比度。本發(fā)明可以在不偏離其精神或主要特征的情況下以其它具體形式實施。所述實施例應(yīng)當(dāng)理解為僅僅是說明性的而不是限制性的。因此本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求表示，而不是由前述說明書表示。在權(quán)利要求的等同含義和范圍內(nèi)的所有改變均包含在其范圍內(nèi)。權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1．一種波片補償器，用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其特中的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該波片補償器包括具有一定厚度的雙折射材料，所述波片補償器的延遲值取決于該雙折射材料以及該雙折射材料的厚度，所述延遲值選擇為將彩色光束延遲一個波長值，使得由分色裝置的彩色光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的彩色光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似的最小值，從而置于分色裝置與成象裝置之間的光路中的波片補償器的移動可以基本消除因分色裝置而偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。2．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料選自包括石英、方解石、云母的一組材料中。3．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料。4．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是液晶元件。5．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器裝置充分消除因反射式成象系統(tǒng)中分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所實現(xiàn)的系統(tǒng)對比度比沒有波片補償器的同一反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。6．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成位于分色裝置的光束出射位置與成象裝置之間的光路中。7．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成與分色裝置相耦合。8．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成與成象裝置相耦合。9．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器與成象平面顯著分離。10．一種波片補償器，用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其特征在于的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該波片補償器包括具有一定厚度的雙折射材料，所述波片補償器的延遲值取決于該雙折射材料以及該雙折射材料的厚度，所述延遲值選擇為將彩色光束延遲一個與計算出的偏振旋轉(zhuǎn)消除延遲值相對應(yīng)的波長值，所述計算偏振旋轉(zhuǎn)消除延遲值，在該值處由分色裝置的彩色光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的彩色光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值，從而置于分色裝置與成象裝置之間的光路中的波片補償器的移動可以基本消除因分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。11．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料選自包括石英、方解石、云母的一組材料中。12．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料。13．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是液晶元件。14．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于波片補償器裝置充分消除因反射式成象系統(tǒng)中分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所實現(xiàn)的系統(tǒng)對比度比沒有波片補償器的該相同反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。15．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成位于分色裝置的光束出射位置與成象裝置之間的光路中。16．一種圖象投影系統(tǒng)，包括(a)偏振裝置，用于將光束偏振使得第一偏振光成分以第一偏振態(tài)透射；(b)分色裝置，用于將第一偏振光成分分離成包括紅色光束、綠色光束和藍(lán)色光束的三個基色光束，(ⅰ)其中所述三個光束中的每條光束首先以第一偏振態(tài)的形式在三個分離的光束出射位置從分色裝置出射，(ⅱ)其中所述分色裝置導(dǎo)致所述三個光束的至少一個由于該光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)而具有殘余橢圓偏振，從而使所述三個光束的至少一個具有橢圓度和橢圓偏振取向；(c)三個成象裝置，用于調(diào)制三個基色光束中每一光束的偏振態(tài)，(ⅰ)其中該三個成象裝置設(shè)置成使得各成象裝置接收所述三個基色光束之一；和(d)至少一個波片補償器裝置，用于延遲所述三個基色光束中的至少一個，以實現(xiàn)預(yù)定的相位差，(ⅰ)其中波片補償器裝置設(shè)置成使得該波片補償器裝置位于所述分色裝置的三個光束出射位置之一與所述三個成象裝置之一之間的光路中，(ⅱ)其中波片補償器裝置的延遲值選擇為將相應(yīng)基色光束延遲一個使得該相應(yīng)光束的橢圓度和橢圓偏振取向都近似達(dá)到最小值的波長值，從而基本消除由所述分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。17．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于向偏振裝置提供光束的光源裝置。18．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括陷波濾波器裝置，用于調(diào)諧光束的波長范圍，使得入射至分色裝置的光束具有選定的波長范圍。19．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括陷波濾波器裝置，用于調(diào)諧光束的波長范圍，使得該陷波濾波器反射具有大致非恒定相位延遲的波長的入射光束并且基本透射具有大致恒定相位延遲的光束。20．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振裝置是偏振分束器。21．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振裝置是偏振立體分束器。22．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面。23．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層具有非零相位延遲。24．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層對于射向該分色涂層的光束的波長具有非零相位延遲和基本恒定的相位延遲。25．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置選自包括分束立方體、X棱鏡、L棱鏡和平面傾斜平板分色鏡的組中。26．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述三個成象裝置是三個液晶光閥。27．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波片補償器裝置是由雙折射材料制成的波片補償器。28．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波片補償器裝置由選自如下組的材料制成，該組材料包括石英、方解石、云母、對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料，以及液晶元件。29．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置與分色裝置相耦合。30．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置與成象裝置相耦合。31．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置充分消除了因所述分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所述反射式成象系統(tǒng)所實現(xiàn)的對比度比沒有偏振校正裝置的反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。32．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置包括至少兩個波片補償器，并且其中各波片補償器的波長值根據(jù)各波片補償器所接收的相應(yīng)光束具體確定。33．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波片補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述分色裝置的偏振矢量變換特性加以選擇。34．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波片補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述偏振裝置和所述分色裝置的偏振矢量變換特性加以選擇。35．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括一個會聚光源，其特征在于所述至少一個波片補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述會聚光源、所述偏振裝置和所述分色裝置的偏振矢量變換特性加以選擇。36．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于偏振裝置和分色元件在延遲值上產(chǎn)生分散，并且其中至少一個波片補償器裝置具有的延遲值分散基本等于偏振裝置和分色元件產(chǎn)生的相位延遲分散。37．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一偏振光成分包括多個各具有第一偏振矢量的斜射光線，所述斜射光線由所述偏振裝置在方向上加以改變，并且其中至少一個波片補償器裝置改變所通過斜射光線的偏振態(tài)，使得具有第二偏振態(tài)的第二偏振光成分入射至分色元件，其中各斜射光線具有基本垂直于相應(yīng)斜射光線第一偏振矢量的第二偏振矢量。38．一種圖象投影系統(tǒng)，包括(a)偏振器，用于將光束偏振使得第一偏振光成分以第一偏振態(tài)透射；(b)分色器，用于將第一偏振光成分分離成包括紅色光束、綠色光束和藍(lán)色光束的三個基色光束，(ⅰ)其中所述三個光束中的每一光束首先以第一偏振態(tài)的形式在三個分離的光束出射位置從分色器出射，(ⅱ)其中所述分色器導(dǎo)致所述三個光束的至少一個由于該光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)而具有殘余橢圓偏振，從而使所述三個光束的至少一個具有橢圓度和橢圓偏振取向；(c)三個反射式成象器，用于調(diào)制三個基色光束中每一光束的偏振態(tài)并且將所調(diào)制的光束加以反射，(ⅰ)其中該三個反射式成象器設(shè)置成使得各反射式成象器接收所述三個基色光束之一并且將處于第二偏振態(tài)的相應(yīng)光束反射回分色器；和(d)至少一個波片補償器，用于延遲所述三個基色光束的至少一個，以實現(xiàn)預(yù)定的相位差，(ⅰ)其中波片補償器設(shè)置在所述分色器的三個光束出射位置之一與所述三個反射式成象器之一之間的光路中，(ⅱ)其中波片補償器的延遲值選擇為將相應(yīng)基色光束延遲一個使得該相應(yīng)光束的橢圓度和橢圓偏振取向都近似達(dá)到最小值的波長值，從而基本消除因所述分色器而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。39．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于向偏振器提供光束的光源。40．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括一個陷波濾波器，用于調(diào)諧光束的波長范圍，使得入射至分色器的光束具有選定的波長范圍。41．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括一個陷波濾波器，用于調(diào)諧光束的波長范圍，以反射具有大致非恒定相位延遲的入射光束并且基本透射具有大致恒定相位延遲的光束，從而使得入射至分色器的光束具有選定的波長范圍。42．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振器是偏振分束器。43．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振器是偏振立體分束器。44．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面。45．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層具有非零相位延遲。46．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層對于射向該分色涂層的光束的波長具有非零相位延遲和基本恒定的相位延遲。47．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器選自包括分束立方體、X棱鏡、L棱鏡和平面傾斜平板分色鏡的組中。48．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述三個反射式成象器是三個液晶光閥。49．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波片補償器由選自如下組的雙折射材料制成，該組材料包括石英、方解石、云母、對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料，以及液晶元件。50．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器與分色器相耦合。51．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器與成象器相耦合。52．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器充分消除了因所述分色器而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所述反射式成象系統(tǒng)所實現(xiàn)的對比度比沒有偏振校正裝置的反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。53．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器包括兩個波片補償器，并且其中各波片補償器的波長值根據(jù)各波片補償器所接收的相應(yīng)光束具體確定。54．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波片補償器的所述延遲值根據(jù)所述分色器的偏振矢量變換特性加以選擇。55．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波片補償器的所述延遲值根據(jù)所述偏振器和所述分色器的偏振矢量變換特性加以選擇。56．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，還包括一個會聚光源，其特征在于所述至少一個波補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述會聚光源、所述偏振器和所述分色器的偏振矢量變換特性加以選擇。57．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于偏振器和分色器在延遲值上產(chǎn)生分散，并且其中至少一個波片補償器具有的延遲值分散基本等于偏振器和分色器產(chǎn)生的相位延遲分散。58．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一偏振光成分包括多個分別具有第一偏振矢量的斜射光線，所述斜射光線由所述偏振器在方向上加以改變，并且其中至少一個波片補償器改變所通過斜射光線的偏振態(tài)，使得具有第二偏振態(tài)的第二偏振光成分入射至分色元件，其中各斜射光線具有基本垂直于相應(yīng)斜射光線第一偏振矢量的第二偏振矢量。59．一種制作波片補償器的方法，該波片補償器用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其中的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該方法包括識別所需的延遲值，在該延遲值處由圖象投影系統(tǒng)中分色裝置產(chǎn)生的光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的光束橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值，并且提供延遲值與所述所需延遲值相對應(yīng)的波片補償器，識別的所需延遲值使得光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值。60．如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述識別步驟是通過計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。61．如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述識別步驟是通過測量橢圓度和橢圓偏振取向的相關(guān)特性然后根據(jù)所測特性計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。62．如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述提供步驟是如下實現(xiàn)的一種雙折射材料選擇用作波片補償器，識別所選類型雙折射材料產(chǎn)生對應(yīng)于所需延遲值的延遲值的近似厚度，并且使所選類型雙折射材料具有所識別的厚度且尺寸適宜于用作波片補償器。63．一種制作波片補償器的方法，該波片補償器用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其特征在于的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該方法包括按延遲值間隔確定由圖象投影系統(tǒng)中分色裝置產(chǎn)生的光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的光束橢圓度和橢圓偏振取向的值，識別使光束橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值的所需延遲值，以及提供延遲值與所述所需延遲值相對應(yīng)的波片補償器，所需延遲值的識別使得光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值，從而波片補償器可以置于分色裝置與成象裝置之間的光路中，以基本消除因分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。64．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述延遲值間隔范圍在0至0.5之間。65．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述確定步驟是通過計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。66．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述確定步驟是如下實現(xiàn)的確定當(dāng)光束入射在圖象投影系統(tǒng)中欲設(shè)置波片補償器的位置處時的光錐的光瞳尺寸，確定至少一條光線的路徑，計算斯托克斯參數(shù)，并且按延遲值間隔計算光束橢圓度和橢圓偏振取向。67．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述確定步驟是通過測量橢圓度和橢圓偏振取向的相關(guān)特性然后根據(jù)所測特性計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。68．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述識別步驟是通過作出所確定的橢圓度和橢圓偏振取向值的曲線圖來實現(xiàn)的。69．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述提供步驟是如下實現(xiàn)的選擇一種雙折射材料用作波片補償器，識別所選類型雙折射材料產(chǎn)生對應(yīng)于所需延遲值的延遲值的近似厚度，并且使所選類型雙折射材料具有所識別的厚度且尺寸適宜于用作波片補償器。70．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于還包括確定延遲值的步驟，其通過反復(fù)確定橢圓度和橢圓偏振取向的迭代過程，采用比確定步驟中的延遲值間隔更小的間隔來提供最大綜合對比度。權(quán)利要求1．一種波片補償器，用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其特中的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該波片補償器包括具有一定厚度的雙折射材料，所述波片補償器的延遲值取決于該雙折射材料以及該雙折射材料的厚度，所述延遲值選擇為將彩色光束延遲一個波長值，使得由分色裝置的彩色光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的彩色光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似的最小值，從而置于分色裝置與成象裝置之間的光路中的波片補償器的移動可以基本消除因分色裝置而偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。2．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料選自包括石英、方解石、云母的一組材料中。3．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料。4．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是液晶元件。5．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器裝置充分消除因反射式成象系統(tǒng)中分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所實現(xiàn)的系統(tǒng)對比度比沒有波片補償器的同一反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。6．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成位于分色裝置的光束出射位置與成象裝置之間的光路中。7．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成與分色裝置相耦合。8．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成與成象裝置相耦合。9．如權(quán)利要求1所述的波片補償器，其特征在于波片補償器與成象平面顯著分離。10．一種波片補償器，用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其特征在于的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該波片補償器包括具有一定厚度的雙折射材料，所述波片補償器的延遲值取決于該雙折射材料以及該雙折射材料的厚度，所述延遲值選擇為將彩色光束延遲一個與計算出的偏振旋轉(zhuǎn)消除延遲值相對應(yīng)的波長值，所述計算偏振旋轉(zhuǎn)消除延遲值，在該值處由分色裝置的彩色光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的彩色光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值，從而置于分色裝置與成象裝置之間的光路中的波片補償器的移動可以基本消除因分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。11．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料選自包括石英、方解石、云母的一組材料中。12．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料。13．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于雙折射材料是液晶元件。14．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于波片補償器裝置充分消除因反射式成象系統(tǒng)中分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所實現(xiàn)的系統(tǒng)對比度比沒有波片補償器的該相同反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。15．如權(quán)利要求10所述的波片補償器，其特征在于波片補償器構(gòu)造成位于分色裝置的光束出射位置與成象裝置之間的光路中。16．一種圖象投影系統(tǒng)，包括(a)偏振裝置，用于將光束偏振使得第一偏振光成分以第一偏振態(tài)透射；(b)分色裝置，用于將第一偏振光成分分離成包括紅色光束、綠色光束和藍(lán)色光束的三個基色光束，(ⅰ)其中所述三個光束中的每條光束首先以第一偏振態(tài)的形式在三個分離的光束出射位置從分色裝置出射，(ⅱ)其中所述分色裝置導(dǎo)致所述三個光束的至少一個由于該光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)而具有殘余橢圓偏振，從而使所述三個光束的至少一個具有橢圓度和橢圓偏振取向；(c)三個成象裝置，用于調(diào)制三個基色光束中每一光束的偏振態(tài)，(ⅰ)其中該三個成象裝置設(shè)置成使得各成象裝置接收所述三個基色光束之一；和(d)至少一個波片補償器裝置，用于延遲所述三個基色光束中的至少一個，以實現(xiàn)預(yù)定的相位差，(ⅰ)其中波片補償器裝置設(shè)置成使得該波片補償器裝置位于所述分色裝置的三個光束出射位置之一與所述三個成象裝置之一之間的光路中，(ⅱ)其中波片補償器裝置的延遲值選擇為將相應(yīng)基色光束延遲一個使得該相應(yīng)光束的橢圓度和橢圓偏振取向都近似達(dá)到最小值的波長值，從而基本消除由所述分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。17．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于向偏振裝置提供光束的光源裝置。18．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括陷波濾波器裝置，用于調(diào)諧光束的波長范圍，使得入射至分色裝置的光束具有選定的波長范圍。19．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括陷波濾波器裝置，用于調(diào)諧光束的波長范圍，使得該陷波濾波器反射具有大致非恒定相位延遲的波長的入射光束并且基本透射具有大致恒定相位延遲的光束。20．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振裝置是偏振分束器。21．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振裝置是偏振立體分束器。22．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面。23．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層具有非零相位延遲。24．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層對于射向該分色涂層的光束的波長具有非零相位延遲和基本恒定的相位延遲。25．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色裝置選自包括分束立方體、X棱鏡、L棱鏡和平面傾斜平板分色鏡的組中。26．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述三個成象裝置是三個液晶光閥。27．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波片補償器裝置是由雙折射材料制成的波片補償器。28．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波片補償器裝置由選自如下組的材料制成，該組材料包括石英、方解石、云母、對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料，以及液晶元件。29．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置與分色裝置相耦合。30．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置與成象裝置相耦合。31．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置充分消除了因所述分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所述反射式成象系統(tǒng)所實現(xiàn)的對比度比沒有偏振校正裝置的反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。32．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置包括至少兩個波片補償器，并且其中各波片補償器的波長值根據(jù)各波片補償器所接收的相應(yīng)光束具體確定。33．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波片補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述分色裝置的偏振矢量變換特性加以選擇。34．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波片補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述偏振裝置和所述分色裝置的偏振矢量變換特性加以選擇。35．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括一個會聚光源，其特征在于所述至少一個波片補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述會聚光源、所述偏振裝置和所述分色裝置的偏振矢量變換特性加以選擇。36．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于偏振裝置和分色元件在延遲值上產(chǎn)生分散，并且其中至少一個波片補償器裝置具有的延遲值分散基本等于偏振裝置和分色元件產(chǎn)生的相位延遲分散。37．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一偏振光成分包括多個各具有第一偏振矢量的斜射光線，所述斜射光線由所述偏振裝置在方向上加以改變，并且其中至少一個波片補償器裝置改變所通過斜射光線的偏振態(tài)，使得具有第二偏振態(tài)的第二偏振光成分入射至分色元件，其中各斜射光線具有基本垂直于相應(yīng)斜射光線第一偏振矢量的第二偏振矢量。38．一種圖象投影系統(tǒng)，包括(a)偏振器，用于將光束偏振使得第一偏振光成分以第一偏振態(tài)透射；(b)分色器，用于將第一偏振光成分分離成包括紅色光束、綠色光束和藍(lán)色光束的三個基色光束，(ⅰ)其中所述三個光束中的每一光束首先以第一偏振態(tài)的形式在三個分離的光束出射位置從分色器出射，(ⅱ)其中所述分色器導(dǎo)致所述三個光束的至少一個由于該光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)而具有殘余橢圓偏振，從而使所述三個光束的至少一個具有橢圓度和橢圓偏振取向；(c)三個反射式成象器，用于調(diào)制三個基色光束中每一光束的偏振態(tài)并且將所調(diào)制的光束加以反射，(ⅰ)其中該三個反射式成象器設(shè)置成使得各反射式成象器接收所述三個基色光束之一并且將處于第二偏振態(tài)的相應(yīng)光束反射回分色器；和(d)至少一個波片補償器，用于延遲所述三個基色光束的至少一個，以實現(xiàn)預(yù)定的相位差，(ⅰ)其中波片補償器設(shè)置成使得該波片補償器位于所述分色器的三個光束出射位置之一與所述三個反射式成象器之一之間的光路中，(ⅱ)其中波片補償器的延遲值選擇為將相應(yīng)基色光束延遲一個使得該相應(yīng)光束的橢圓度和橢圓偏振取向都近似達(dá)到最小值的波長值，從而基本消除因所述分色器而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。39．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于向偏振器提供光束的光源。40．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括一個陷波濾波器，用于調(diào)諧光束的波長范圍，使得入射至分色裝置的光束具有選定的波長范圍。41．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于光束具有波長范圍，并且其中該系統(tǒng)還包括一個陷波濾波器，用于調(diào)諧光束的波長范圍，以反射具有大致非恒定相位延遲的入射光束并且基本透射具有大致恒定相位延遲的光束，從而使得入射至分色裝置的光束具有選定的波長范圍。42．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振器是偏振分束器。43．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏振器是偏振立體分束器。44．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面。45．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層具有非零相位延遲。46．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器是Philips棱鏡，具有至少一個帶有分色涂層的表面，其中的分色涂層對于射向該分色涂層的光束的波長具有非零相位延遲和基本恒定的相位延遲。47．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分色器選自包括分束立方體、X棱鏡、L棱鏡和平面傾斜平板分色鏡的組中。48．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述三個反射式成象器是三個液晶光閥。49．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波片補償器由選自如下組的雙折射材料制成，該組材料包括石英、方解石、云母、對于不同晶軸具有不同折射率的有機聚合物塑料，以及液晶元件。50．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器與分色裝置相耦合。51．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器與成象裝置相耦合。52．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器裝置充分消除了因所述分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分，使得所述反射式成象系統(tǒng)所實現(xiàn)的對比度比沒有偏振校正裝置的反射式成象系統(tǒng)的對比度至少大一個數(shù)量級左右。53．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個波片補償器包括兩個波片補償器，并且其中各波片補償器的波長值根據(jù)各波片補償器所接收的相應(yīng)光束具體確定。54．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波補償器的所述延遲值根據(jù)所述分色器的偏振矢量變換特性加以選擇。55．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個波補償器的所述延遲值根據(jù)所述偏振器和所述分色器的偏振矢量變換特性加以選擇。56．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，還包括一個會聚光源，其特征在于所述至少一個波補償裝置的所述延遲值根據(jù)所述會聚光源、所述偏振器和所述分色器的偏振矢量變換特性加以選擇。57．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于偏振器和分色器在延遲值上產(chǎn)生分散，并且其中至少一個波片補償器裝置具有的延遲值分散基本等于偏振器和分色器產(chǎn)生的相位延遲分散。58．如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一偏振光成分包括多個分別具有第一偏振矢量的斜射光線，所述斜射光線由所述偏振器在方向上加以改變，并且其中至少一個波片補償器改變所通過斜射光線的偏振態(tài)，使得具有第二偏振態(tài)的第二偏振光成分入射至分色元件，其中各斜射光線具有基本垂直于相應(yīng)斜射光線第一偏振矢量的第二偏振矢量。59．一種制作波片補償器的方法，該波片補償器用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其中的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該方法包括識別所需的延遲值，在該延遲值處由圖象投影系統(tǒng)中分色裝置產(chǎn)生的光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的光束橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值，并且提供延遲值與所述所需延遲值相對應(yīng)的波片補償器，識別的所需延遲值使得光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值。60．如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述識別步驟是通過計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。61．如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述識別步驟是通過測量橢圓度和橢圓偏振取向的相關(guān)特性然后根據(jù)所測特性計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。62．如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述提供步驟是如下實現(xiàn)的一種雙折射材料選擇用作波片補償器，識別所選類型雙折射材料產(chǎn)生對應(yīng)于所需延遲值的延遲值的近似厚度，并且使所選類型雙折射材料具有所識別的厚度且尺寸適宜于用作波片補償器。63．一種制作波片補償器的方法，該波片補償器用于采用分色裝置的圖象投影系統(tǒng)中，其特征在于的分色裝置用于將偏振光成分分離成至少兩個分離的彩色光束，該方法包括按延遲值間隔確定由圖象投影系統(tǒng)中分色裝置產(chǎn)生的光束部分的偏振旋轉(zhuǎn)所引起的光束橢圓度和橢圓偏振取向的值，識別使光束橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值的所需延遲值，以及提供延遲值與所述所需延遲值相對應(yīng)的波片補償器，所需延遲值的識別使得光束的橢圓度和橢圓偏振取向都達(dá)到近似最小值，從而波片補償器可以置于分色裝置與成象裝置之間的光路中，以基本消除因分色裝置而受到偏振旋轉(zhuǎn)的任何光束部分。64．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述延遲值間隔范圍在0至0.5之間。65．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述確定步驟是通過計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。66．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述確定步驟是如下實現(xiàn)的確定當(dāng)光束入射在圖象投影系統(tǒng)中欲設(shè)置波片補償器的位置處時的光錐的光瞳尺寸，確定至少一條光線的路徑，計算斯托克斯參數(shù)，并且按延遲值間隔計算光束橢圓度和橢圓偏振取向。67．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述確定步驟是通過測量橢圓度和橢圓偏振取向的相關(guān)特性然后根據(jù)所測特性計算橢圓度和橢圓偏振取向來實現(xiàn)的。68．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述識別步驟是通過作出所確定的橢圓度和橢圓偏振取向值的曲線圖來實現(xiàn)的。69．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于所述提供步驟是如下實現(xiàn)的選擇一種雙折射材料用作波片補償器，識別所選類型雙折射材料產(chǎn)生對應(yīng)于所需延遲值的延遲值的近似厚度，并且使所選類型雙折射材料具有所識別的厚度且尺寸適宜于用作波片補償器。70．如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于還包括確定延遲值的步驟，其通過反復(fù)確定橢圓度和橢圓偏振取向的迭代過程，采用比確定步驟中的延遲值間隔更小的間隔來提供最大綜合對比度。全文摘要用于增強反射式LCD系統(tǒng)性能的方法和設(shè)備。該高對比度分色棱鏡系統(tǒng)采用“雙程”棱鏡組件(30)。偏振光入射至該棱鏡組件,被分色,并且作為分離顏色出射至反射式成象器(90、110、130),反射式成象器根據(jù)所需圖象反射各顏色。反射光再次通過該棱鏡組件,在其中分離的顏色得以會聚,并且會聚光束出射向投影透鏡(140),用于將圖象顯示在屏幕(150)上。至少一個零入射波片補償器(80、100、120)設(shè)置在一個反射式成象器與棱鏡組件之間。該波片補償器有效地降低了第二次通過棱鏡組件時所入射的不需要的偏振光,從而提高了由棱鏡組件出射向投影透鏡的光束的偏振純度,進(jìn)而產(chǎn)生高對比度的投影圖象。文檔編號G02B27/14GK1300379SQ99806136公開日2001年6月20日申請日期1999年2月2日優(yōu)先權(quán)日1998年5月15日發(fā)明者布雷特·布賴爾斯申請人:光學(xué)涂層實驗公司