專利名稱:用于光學擴展量減小的彩色視頻投影系統(tǒng)的采用校正光學部件的照明系統(tǒng)的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及彩色視頻投影系統(tǒng),尤其涉及適于在光學擴展量較低的上述系統(tǒng)中使用的光源照明均勻性校正器。
背景技術:
在進行銷售演示、商業(yè)會議、課堂培訓時和在家庭影院應用中,多媒體投影系統(tǒng)已得到了廣泛應用。在典型的運行中,多媒體投影系統(tǒng)接收來自視頻單元的模擬視頻信號,并將該視頻信號轉換成數字信息,以控制一個或多個以數字方式驅動的光閥。取決于具體投影系統(tǒng)的成本、亮度和圖像質量目標,上述光閥可具有各種尺寸和分辨率,可以是投射式或反射式的,并可被應用在單光程或多光程配置中(今后,也可將投影系統(tǒng)稱作“投影器”)。
通過采用反射式光閥,已對多組多媒體投影器的特性進行了優(yōu)化,這些反射式光閥光學裝置的最常見類型是偏轉鏡陣列和反射式液晶光閥。偏轉鏡陣列是效率非常高的反射器器,其運行不需使用起偏器。然而,它們相當昂貴,并需要軸外照明,且通常采用非普通光學元件(如專門的棱鏡)來對產生的軸外光路角(off-axis light pathangle)進行補償。
反射式液晶光閥通常是在硅襯底上制成的,因此,被稱為硅基液晶(LCOS)光閥。它們遠比反射器裝置便宜,但需要專門的起偏器用于運行,而這會導致大量的光傳輸損耗。
基于LCOS光閥的投影器結構采用線性偏振的光敏裝置接收來自隨機偏振光源的光,將光從光閥處反射出去,并根據該反射光的偏振方向或狀態(tài)重新引導該反射光(使其通過投影鏡頭離開或朝光源返回)。而光的偏振狀態(tài)是通過施加到上述光閥的電子圖像模式確定的。
存在幾種采用LCOS光閥的不同光學結構。一個改型是多路光學結構,該結構為每種原色(紅、藍和綠)的光提供了獨立路徑。通過一系列偏振分光鏡、濾光片和波片將不同的色光傳遞到針對特定顏色的反射式LCOS光閥。將多色光在光學上進行區(qū)分,以便為上述三條路徑中的每條路徑提供與其相關的彩光。將設置在每條路徑上的光閥用其各自的色數據進行調制。然后,將這些單個的路徑重新組合成會聚的投影彩色圖像。另一個改型是單路多媒體投影器,它通常包括基于色輪的幀序色(FSC)光學裝置。在該裝置中,引導光源發(fā)出的多色光線簇通過色輪的各濾色片部分。所得的FSC光沿單一光路傳播,在該光路上各色分時共享單個光閥。
與單路結構相比,多路光學結構一般提供了增強的圖像亮度。圖像亮度也與收集到的燈的光量和色彩效率(color efficiency)有密切關系,在單路結構中,色彩效率一般較低。然而,一般優(yōu)先選用單路結構,因為這樣得到的系統(tǒng)重量更輕、成本更低,在尺寸上也更為緊湊。如果能高效地收集燈(光源)產生的光,并通過為實現較低的光學擴展量而作了優(yōu)化的光學部件傳播,則能進一步改善所有這些因素,而這便使得采用尺寸減小的光學部件成為了可能。
圖1-6用來更詳細地說明這些問題。特別是,圖1示出了與單路結構一起使用的現有技術的傳統(tǒng)光源100的實例。該光源包括安裝在橢圓反射器102的焦點處的弧光燈101。弧光燈101發(fā)出的多色光線簇由橢圓反射器102會聚成并沿光軸106通過色輪103的彩色濾光片部分和光學積分器104傳播。色輪103最好包括R、G、B和淺紫色濾光片部分。因為來自弧光燈101的光通常偏綠色(缺少紅色),因而淺紫色(非白色)濾光片部分可為多媒體投影器產生更為準確的白色點和總色域?;蛘?,也可用其他類型的色彩調制器(如基于液晶的彩色圖像開關)取代色輪103。FSC光通過色輪103后,在其進入圖像投影系統(tǒng)105的其余部件以前通過了光學積分器。
照明系統(tǒng)的功能性目的之一是輸出大量的光能。然而,發(fā)出的光能受到光源物理尺寸方面的約束和下游光學部件可接受的光量的限制。光學部件可接受的光量是其面積和光通量(或光學擴展量)的函數。將幾何單位光學擴展量E定義成光束的橫截面積與其擴散角的乘積。也將光學擴展量稱為幾何范圍。
參閱圖2,用等式1數學地表示光學擴展量E這個幾何單位E=∫∫cos(φ)dAdΩ=AΩ=Aπsin2=Aπ4(f/#)2,]]>等式1其中Ω定義了通過橫截面面積A發(fā)散的光錐201。f/#是對鏡頭的相對光圈的量度,而其平方則是聚光容量的面積量度。
光學擴展量之重要性在于,在光學系統(tǒng)中不相應地減少光通量,便不能減少光學擴展量。在高效收集來自光源(如光源100)的光通量時,光學擴展量尤為重要,該光源實際上確立了整個光學系統(tǒng)的光學擴展量的下限。
圖3示出了典型的反射器220(如拋物面或橢圓反射器(與圖1中使用的類似)),該反射器是形成離開光源的光線強度的主要部件。離開反射器220的光的數值孔徑NA取決于光線離開反射器220時相對于光軸222的角度θ。如以下的等式2、3、4表示,理論上最大的數值孔徑出現在θ=60°左右。
4f(f-rcos(θ))=r2sin2(θ), 等式2r=2f1+cos(θ),]]>和等式3NA(θ)=sin(δ)≈12asin(θ)r=a4fsin(θ)(1+cos(θ)),]]>等式4其中,f是反射器焦距,a是弧光燈的弧光長度,δ是弧光長度a導致的光線發(fā)散角。
光學擴展量也受到通常用來改善離開光源的光線簇的均勻性的光學積分元件(如光隧道(light tunnel)和小透鏡陣列)的影響。圖4示出了典型的小透鏡陣列光學積分器230,該積分器具有第一和第二積分器板232和234??梢詫⒐鈱W積分器230的極限光學擴展量E用等式5表示E=AΩ=Alens1Aint2d2,]]>等式5其中A為光圈面積,Ω為傳輸光束的立體角,Alens1是第一積分器板232的面積,Aint2是第二積分器板的面積,d是兩塊板之間的距離。
假設(例如)一個典型光源采用弧光長度a和反射器220(圖3)并與光學積分器230(圖4)組合反射器。圖5示出了從反射器220發(fā)出、通過第一板232投射到光學積分器230的第二板234的小透鏡上的弧光圖像240的陣列。注意,各弧光圖像240在面積上有所變化,且這些面積是這些圖像離開反射器220的反射位置的函數。靠近第二板234的中心的弧光圖像240相對較小,但在呈放射狀地離開上述中心的區(qū)域上,其面積迅速增大,并在靠近第二板234的邊緣時,其尺寸逐漸減少。因而,圖5表明,光沒有高效地(在幾何意義上)充滿系統(tǒng)的光學擴展量。
圖6示出了橢圓反射器的作為反射角θ的函數的光強度圖,該圖解釋了弧光圖像240的尺寸(面積)發(fā)生變化的原因。特別是,由于弧光燈的陰影的原因,因而在零和三度的反射角之間幾乎沒有光得到反射,而這造成了在這種弧光燈與反射器組合中可見的“中間孔(hole in the middle)”效應。在5度和12度之間,光強度兩次達到峰值,而達到30度后,光強度逐漸變?yōu)榱恪.斖队捌鞯墓鈱W擴展量減小時,該效應變得更為明顯。
因而,仍然需要在光學擴展量較小的情況下實現適當的光收集效率的照明系統(tǒng)。更具體地,所需的是基于反射器的照明系統(tǒng),在該系統(tǒng)中,作為反射角θ的函數的弧光圖像面積基本保持不變。在設計結構緊湊、重量較輕和/或低型面(low profile)設計的多媒體投影系統(tǒng)(以相對較低的成本優(yōu)選地實現明亮和/或高質量的投影圖像)時,這樣的照明系統(tǒng)是有利的。
圖1是使用標準錐形反射器的現有技術的多媒體反射系統(tǒng)的簡化平面圖。
圖2是用以定義光束的光學擴展量的參數的簡圖。
圖3是用以定義現有技術的成像(通過光源弧光的反射器)的參數的簡圖。
圖4是用以定義光學擴展量的參數的簡圖,該光學擴展量是通過現有技術的照明系統(tǒng)中的光學積分器的第一和第二小透鏡陣列傳播的光束的光學擴展量。
圖5是弧光燈圖像的簡圖,該圖像是投射到現有技術的照明系統(tǒng)中的光學積分器(圖4)的第二小透鏡陣列上的弧光燈圖像。
圖6是反射器內的光源光強度(作為現有技術的照明系統(tǒng)中的反射器內的某一角度的函數)的圖示。
圖7是用以定義兩條通過反射器傳播的光線的反射角的參數的簡圖。
圖8是用以定義本發(fā)明一實施例的反射光源弧光的反射器的放大率的參數的簡圖。
圖9是本發(fā)明一實施例中采用的光學校正板的簡化截面圖。
圖10是本發(fā)明一實施例的具有用以提高照明效率的光學校正板的多媒體投影系統(tǒng)的簡化平面圖。
圖11是本發(fā)明一實施例的雙燈具有用以提高照明效率的光學校正板的雙燈光源的簡圖。
圖12是本發(fā)明一實施例的具有用以提高照明效率的雙拋物面反射器的雙燈光源的簡圖。
圖13是本發(fā)明一實施例的具有用于提高照明效率的LED陣列的雙燈光源的簡圖。
圖14是本發(fā)明一實施例的視頻投影系統(tǒng)的簡化平面圖,它示出了連接到投影裝置(包含圖像投影光學部件和照明子系統(tǒng))的視頻單元。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例包括(但不限于)用于多媒體投影系統(tǒng)的、在光學擴展量較小的情況下實現適當的光收集效率的照明系統(tǒng)。從以下給出的對各種實施例的詳細說明中容易理解本發(fā)明的設計和優(yōu)點。然而,應當理解,盡管所述詳細說明和具體實例伴隨本發(fā)明的優(yōu)選實施例而給出,但它們本身僅用以說明,并不構成對發(fā)明的限制。從上述對各種實施例的詳細說明中,本領域技術人員不難得出本發(fā)明范圍內的各種修改。
本文說明的實施例設計和優(yōu)點可適用于采用任何反射式或透射式光閥的單路或多路投影系統(tǒng),以及基于棱鏡與不基于棱鏡的光路結構。特別是,使得光學擴展量減小的彩色視頻投影系統(tǒng)具備了一些大的優(yōu)點。
以測量作為反射角函數的光強度為基礎,對圖1的現有技術的反射器進行了評估。然而,另一種模擬反射器性能的方式是根據弧光圖像的放大率進行。現有技術的反射器通常具有大量的與角度相關的失真(彗差),然而,所需的是其放大率與角度不相關、從而彗差較小的反射器。
參閱圖7,可以用等式6來表示反射器250的放大率mm(θ)=dθdφ.]]>等式6如圖所示,兩條光線(角度為θ和(θ+dθ))在位置y1和y2處離開反射器250,并以會聚角Φ和Φ+dΦ到達焦點252,可以用等式7表示角度dΦdφ=φ2-φ1=arctan(y2L)-arctan(y1L),]]>等式7其中L是反射器長度。
對于具有較長長度L的橢圓反射器,(接近于拋物線)L變得較大,且arctan()約等于。
在這些條件下,dΦ=C1(y2-y1),其中,常數C1規(guī)定了由等式8表示的反射器放大率m(θ)=1C1dθdy.]]>等式8如前所述,所需的是基于反射器的光源,在該光源中,作為反射角θ的函數的弧光圖像面積基本保持不變。
圖8表示本發(fā)明一實施例的反射器250的二維模型,在該模型中,作為反射角θ的函數的弧光圖像面積基本保持不變。為使該模型起作用,m(θ)應當與投射的弧光尺寸a(θ)成反比。這種關系可用等式9表示。
m(θ)=C21a(θ).]]>等式9將等式8和等式9這兩個放大率等式結合,得到等式10,該等式是求解y(θ)的一種途徑
y(θ)=C3∫θminθa(θ′)d(θ′)+y(θmin),]]>等式10其中C3=1C1C2,]]>從而y(θmax)=y(tǒng)max。
θmin是可以收集到光的最小角度,它對于通過重新引導光趨向于y(θmin)=0來以光填充“中間孔”是有用的。
參閱圖9,因為離開反射器的光通常需要進行準直校正,因此反射器不能同時控制光線的高度和方向。因此,在一個實施例中,采用非球面校正透鏡來完善光源系統(tǒng)。
圖10示出了在多媒體投影器8中使用的本發(fā)明的一個實施例,該實施例提高了收集光源136的光的光收集效率。本實施例的光源包括安裝在反射裝置138的焦點處的弧光燈28。在各個實施例中,該反射裝置可以是形狀自由的、橢圓的或是拋物面型的反射器。來自弧光燈28的多色光由反射裝置138反射,并由非球面的校正透鏡140聚焦,并通過任選的色輪15,其中,透鏡140的形狀調整得使由弧光燈28的“陰影”造成的“中間孔”照明情形減小。可以采用眾所周知的數值方法來設計反射裝置138和非球面校正透鏡140的輪廓,使得離開反射器和通過校正板傳播的照明光具有恒定的數值孔徑值(作為反射角θ的函數)。
在一個實施例中,用任選的準直透鏡124重新對來自任選的色輪15的光進行準直校正,使其通過第一和第二蠅眼透鏡120和122傳播。非球面校正透鏡140和準直透鏡124一起有效率地收集由非球面反射器138反射的光,將該光進行聚焦并使其通過任選的色輪15,將其以最小的過滿(overfill)成像于第一蠅眼透鏡120。因為進入第一蠅眼透鏡120的光具有基本恒定的數值孔徑值(作為反射角θ的函數),因而在第二蠅眼透鏡122上,弧光圖像也可具有基本恒定的面積。最好讓光在第一蠅眼透鏡120上成像,且該透鏡具有的縱橫比與其下游的反射式光閥的縱橫比相匹配。由于過滿得到減少或消除,因此準直透鏡124下游的光學部件可以做得更小,從而也變得更輕和成本更低。
盡管本實施例說明了雙蠅眼透鏡積分器,但本發(fā)明的其他實施例可使用玻璃棒積分器或任何其他足夠有效的積分裝置(在光離開它時,能提供基本均勻的光分布)。
離開蠅眼透鏡積分器122的基本為均勻分布的光進入反射式光閥光學裝置130,例如(但不限于)包含上述的單路或多路結構的偏轉鏡陣列和反射式液晶光閥。離開上述反射式光閥光學裝置后,經調制的光到達投射輸出視頻圖像的投影器27。
在各個實施例中,光學積分器的出口光圈具有的橫截面縱橫比提供了與傳統(tǒng)的顯示標準兼容的投影顯示格式。這些顯示標準例如包括SVGA(超級視頻圖形陣列)、XGA(擴展圖形陣列)、SXGA(超級擴展圖形陣列)、UXGA(極端擴展圖形陣列)和WUXGA(寬屏極端擴展圖形陣列)。這些顯示標準通常是分辨率、以位衡量的色深度(colordepth)和以赫茲衡量的刷新率的組合。SVGA、XGA和UXGA均具有4∶3的縱橫比,該比例是圖像的寬和高之比。SXGA具有5∶4的縱橫比,而WUXGA具有16∶10的縱橫比。
圖10的照明系統(tǒng)是有優(yōu)勢的,因為它以較小的光學擴展量提供了增加的光收集效率,而這允許在采用較小(因而成本更低)的光學部件的同時實現相當快速的光學系統(tǒng)。對于生產結構緊湊、重量較輕的便攜式投影器而言,尤其需要較小的光學部件。
圖11示出了本發(fā)明的一個實施例,該實施例使用多燈光源270,該光源通過采用設置在發(fā)散反射器274內的第一弧光燈272和設置在會聚反射器280內的第二弧光燈278來有效地維持光學擴展量,且發(fā)散反射器274在其輸出處具有第一校正板276,會聚反射器280在其輸出處具有第二校正板282??梢詫⒌诙U?82的形狀設置成與非球面校正透鏡260(圖9)類似,以填充否則可能由上述第一弧光燈、反射器和校正板產生的“中間孔”。鏡面284組合由這兩個燈傳播的光線簇。在其他方面,該實施例的功能與圖10中的實施例的功能基本相同。
圖12示出了本發(fā)明的另一個實施例290,其中,用Strobel(未示出)或雙拋物面反射器292取代了會聚反射器280,并用透鏡294取代了第二校正板282,以引導光線簇朝向鏡面284。因為在本實施例中使用的雙拋物面反射器可能不具有軸上的反射器的“中間孔”效應,因而不需要第二校正透鏡。可以用任選的透鏡294聚焦由反射器292發(fā)出的光,使得光強度得到增加,以補償因第一弧光燈的陰影造成的強度降低。由鏡面284將來自雙拋物面反射器292的光線簇與來自發(fā)散反射器274的光線簇組合。組合后的光線簇可在整個反射角范圍內具有基本均勻的強度。
圖13示出了本發(fā)明的另一個實施例300,其中,用紅光LED陣列302取代了第二弧光燈278和會聚反射器280,并用透鏡304取代了第二校正板282,以引導光線簇朝向鏡面284。由紅光LED陣列302產生的紅色光是有利的,因為它們?yōu)榛」鉄?72產生的以藍色為主導的光提供了色平衡。在其他方面,該實施例的功能與圖12中的實施例的功能基本相同。
多燈光源270、290和300的優(yōu)點在于,照明“中間孔”得到了填充,對于所有透鏡元件,第二積分器板122(圖10)處的弧光圖像尺寸變得更為一致,且與用傳統(tǒng)的單燈光源收集的光相比,可以收集到高達前者1.7倍的光。
圖14示出了本發(fā)明的另一個實施例。在該實施例中,視頻單元801將視頻信號傳輸到包括圖像投影光學部件805和照明子系統(tǒng)802的投影裝置803。照明子系統(tǒng)802可以是在本發(fā)明教導中描述的各個實施例中的任意一種。在一個實施例中,圖像投影光學部件805可包括反射式的LCOS光閥光學裝置。視頻單元801可包括個人或膝上型計算機、多功能數碼光盤(DVD)、機頂盒(STB)、攝像機、錄像機或任何將視頻信號傳輸到投影器的合適裝置。
本發(fā)明的多媒體投影器和光源的優(yōu)點包括(但不限于)重量輕、尺寸小、元件較少/成本較低且比其他方法更易于實施。本發(fā)明的投影器重量更輕的原因部分是不必引入棱鏡,或是因為本發(fā)明的光源使得較小的光學擴展量成為了可能,從而可以用小得多的棱鏡來取得相同的光傳輸效率。
而且,本發(fā)明存在性能方面的優(yōu)勢。本發(fā)明的投影器提供了更高的圖像對比度,因為半透半反偏振分束鏡和較小的棱鏡的雙折射問題較少,而這些雙折射問題是由較大的玻璃棱鏡內的剩余或熱激發(fā)應力造成的。最后,本發(fā)明使得實施的光學投影器具有更快的f/#,而這導致了更高的發(fā)光效率和屏幕上更多的流明(亮度)。這種現象的部分原因是,本發(fā)明使得在光學擴展量較小的情況下的較高光收集效率成為可能。例如,現有的玻璃棱鏡被其光學鍍膜設計限制于f/2.5。然而,本發(fā)明的較小光學擴展量允許使用f/2.0的棱鏡。
技術人員將意識到,可以用不同于上述優(yōu)選實施例的實施方式來實施本發(fā)明的各個其他部分。例如,為校正像散、色差和其他光學失真,可能必須對光路進行少許變更并加入一些元件。同樣,可以采用具有多種適于特定的顯示器(如背投、更高分辨率的、僅用于視頻的和用于娛樂的顯示器)的不同特性、安裝位置、間距、尺寸和縱橫比的波長范圍、濾光片、波片和其他光學部件??梢杂肬V和/或IR濾光片保護元件免受熱和輻射的損害??梢詫⒐庠春驼彰飨到y(tǒng)的實施例與所說明和所描述的多路和單路系統(tǒng)一起使用。
對于本領域技術人員而言顯而易見的是,在不背離本發(fā)明之突顯原則的前提下,可以對本發(fā)明的上述實施例的細節(jié)進行許多其他方面的修改。因此,本發(fā)明的范圍應當僅由后附的權利要求確定。
權利要求
1.一種設備,包括具有第一光軸的第一反射裝置;第一弧光燈,該燈位于所述第一光軸,并適于產生以第一范圍反射角照射到所述第一反射裝置上的第一光線簇,所述第一范圍反射角在所述第一光軸和從所述第一弧光燈到所述第一反射裝置上所述第一光線簇之照射點的第一直線之間測得;設于適當位置以接收所述第一光線簇的第一非球面校正板,該第一非球面校正板的形狀設計成使其對處在所述第一范圍反射角至少一部分中的所述第一弧光圖像進行基本恒定的放大;以及第二光源,該光源適于沿第二光軸產生第二光線簇,且所述第二光線簇與所述第一光線簇組合成輸出光線簇。
2.如權利要求1所述的設備,還包括適于將所述第一和第二光線簇組合成所述輸出光線簇的鏡面。
3.如權利要求1所述的設備,其中,所述第一反射裝置從包括自由形狀反射器、橢圓反射器和拋物面反射器的組中選出。
4.如權利要求1所述的設備,其中,所述第一反射裝置包括發(fā)散反射器,且所述第二光源包括會聚反射器;第二弧光燈,該燈位于所述第二光軸,并適于產生以第二范圍反射角照射到所述會聚反射器上的第二光線簇,所述第二范圍反射角在所述第二光軸和從所述第二弧光燈到所述會聚反射器上所述第二光線簇之照射點的第二直線之間測得;以及設于適當位置以接收所述第二光線簇的第二非球面校正板,該第二非球面校正板的形狀設計成使其對所述第二范圍反射角的至少一部分中的第二弧光圖像進行基本恒定的放大。
5.如權利要求4所述的設備,還包括具有第一和第二小透鏡陣列的光學積分器,所述第一小透鏡陣列適于接收所述輸出光線簇,并將所述第一和第二弧光燈的面積基本恒定的弧光圖像投射在所述第二小透鏡陣列的各小透鏡上。
6.如權利要求4所述的設備,其中,隨著所述第一范圍反射角接近于零度,離開所述第一非球面校正板的所述第一光線簇具有減少的強度,并且隨著所述第二范圍反射角接近于零度,離開所述第二非球面校正板的所述第二光線簇具有增加的強度。
7.如權利要求1所述的設備,其中所述第二反射裝置包括Strobel或雙拋物面反射器。
8.如權利要求1所述的設備,還包括設于適當位置以將所述第二光線簇朝所述第一光線簇引導的透鏡。
9.如權利要求1所述的設備,其中所述第二光源包括適于產生所述第二光線簇的發(fā)光二極管(LED)。
10.如權利要求9所述的設備,其中所述第二光線簇包括紅色光線簇。
11.一種提供照明的方法,包括如下步驟從第一弧光燈產生第一光線簇;用具有第一光軸的第一反射裝置反射所述第一光線簇,所述第一反射裝置設于適當位置,以使所述第一弧光燈位于所述第一光軸上,且所述光線簇以第一范圍反射角照射到所述第一反射裝置上,所述第一范圍反射角在所述第一光軸和從所述第一弧光燈到所述第一反射裝置上所述第一光線簇之照射點的直線之間測得;用第一非球面校正板對處于所述第一范圍反射角的至少一部分中的第一弧光圖像進行基本恒定的放大;從第二光源產生第二光線簇;以及將所述第一和第二光線簇組合成輸出光線簇。
12.如權利要求11所述的方法,其中,用所述第一反射裝置反射所述第一光線簇的步驟中包含用一種從自由形狀反射器、橢圓反射器和拋物面反射器中選出的反射器來反射所述第一光線簇。
13.如權利要求11所述的方法,其中,產生所述第二光線簇的步驟中還包含從第二弧光燈產生第二光線簇;用具有第二光軸的第二反射裝置反射所述第二光線簇,所述第二反射裝置設于適當位置,以使得所述第二弧光燈位于所述第二光軸,且所述第二光線簇以第二范圍反射角照射到所述第二反射裝置上,所述反射角在所述第二光軸和從所述第二弧光燈到所述第二反射裝置上所述第二光線簇之照射點的第二直線之間測得;以及用第二非球面校正板對處于所述第二范圍反射角的至少一部分中的第二弧光圖像進行基本恒定的放大;
14.如權利要求13所述的方法,其中,隨著所述第一范圍反射角接近于零度,離開所述第一非球面校正板的所述第一光線簇具有減少的強度,并且隨著所述第二范圍反射角接近于零度,離開所述第二非球面校正板的所述第二光線簇具有增加的強度。
15.如權利要求12所述的方法,其中,產生所述第二光線簇的步驟中還包含從第二弧光燈產生所述第二光線簇;以及用第二反射裝置將所述第二光線簇朝所述第一光線簇反射。
16.如權利要求12所述的方法,還包括如下步驟從發(fā)光二極管(LED)陣列產生第二光線簇;以及將該LED陣列的位置設成使得所述第二光線簇與所述第一光線簇相交。
17.如權利要求16所述的方法,其中,所述LED陣列產生紅色光線簇。
18.一種投影系統(tǒng),包括照明子系統(tǒng),該系統(tǒng)包括第一光源,該光源包括至少一個具有第一光軸的第一反射裝置;位于所述第一光軸的第一弧光燈,該燈產生以第一范圍反射角照射到所述第一反射裝置上的第一光線簇,所述反射角在所述第一光軸和從所述第一弧光燈到所述第一反射裝置上所述第一光線簇之照射點的直線之間測得;設于適當位置以接收所述第一光線簇的第一非球面校正板,該第一非球面校正板的形狀設計成使其對所述第一范圍反射角的至少一部分中的第一弧光圖像進行基本恒定的放大;沿第二光軸產生第二光線簇的第二光源;光耦合到照明子系統(tǒng)的反射式光閥光學裝置;以及光耦合到反射式光閥光學裝置的投影透鏡。
19.如權利要求18所述的投影系統(tǒng),其中,所述照明子系統(tǒng)還包括組合所述第一和第二光線簇并發(fā)出輸出光線簇的鏡面。
20.如權利要求18所述的投影系統(tǒng),其中,所述反射式光閥光學裝置包括硅基液晶(LCOS)光閥。
21.如權利要求18所述的投影系統(tǒng),其中,所述照明系統(tǒng)還包括光耦合到所述第一非球面校正板的光學積分器。
22.如權利要求18所述的投影系統(tǒng),其中,所述照明系統(tǒng)還包括包含發(fā)散反射器的第一反射裝置;包含具有第二光軸的會聚反射器的第二反射裝置;具有位于第二光軸的弧光的第二弧光燈,該第二弧光燈產生以第二范圍反射角照射到所述會聚反射器上的第二光線簇,所述反射角在所述第二光軸和在所述會聚反射器上所述第二光線簇之照射點之間測得;以及設于適當位置以接收所述第二光線簇的第二非球面校正板,該第二非球面校正板的形狀設計成使其對所述第二范圍反射角的至少一部分中的第二弧光圖像實現基本恒定的放大;
23.如權利要求18所述的系統(tǒng),其中,由所述照明子系統(tǒng)、所述反射式光閥光學裝置和所述投影透鏡組成投影裝置,該系統(tǒng)還包括具有輸出視頻信號的視頻單元;所述投影裝置耦合到所述視頻單元,以接收視頻信號并投影圖像。
24.如權利要求23所述的系統(tǒng),其中,所述視頻單元是從包括數字通用光盤(DVD)、攝像機和機頂盒組中選出的一種。
全文摘要
提供了一種照明系統(tǒng),該系統(tǒng)的第一弧光燈設在第一反射裝置的第一軸上。非球面校正板設于適當位置,以接收由上述弧光燈產生的光線簇。設定該非球面校正板的形狀,使它提供基本不變的弧光放大率,該放大率是離開上述反射裝置的光線簇的反射角范圍之函數。
文檔編號G03B21/00GK1886984SQ200480035259
公開日2006年12月27日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權日2003年10月1日
發(fā)明者S·J·A·比爾惠岑 申請人:因佛卡斯公司