專利名稱：投影用新型光學(xué)裝置及應(yīng)用該光學(xué)裝置的投影顯示系統(tǒng)的制作方法
投影用新型光學(xué)裝置及應(yīng)用該光學(xué)裝置的投影顯示系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其是涉及光學(xué)裝置及應(yīng)用該光學(xué)裝置的投影顯示系統(tǒng)。背景技術(shù)：
超高壓汞燈UHP (Ultra High Performance)是目前應(yīng)用比較廣泛的一種投影顯示系統(tǒng)的光源。圖IA示出了一種傳統(tǒng)UHP投影燈的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖IA所示，所述UHP投影燈包括拋物反射杯120和位于拋物反射杯120的焦點上的燈弧110，所述燈弧110發(fā)出的光線經(jīng)拋物反射杯120的反射以接近平行光的形式出射，其中所述拋物反射杯120的內(nèi)表面為拋物反射面。圖IB為圖IA示出的UHP投影燈的光學(xué)原理示意圖。如圖IB所示，由于燈弧110 存在長度，使得焦點以外的部分發(fā)出的光不能夠被拋物反射杯120會聚成平行光，且離焦點越遠發(fā)散越大?？紤]Y = 2f高度的反射情況，如圖1B，有tan(e1/2) =(1/肚，其中^為拋物反射面的焦距，d為燈弧長度，θ為Y = 2f時的發(fā)散角。當(dāng)燈弧長度d = 1mm，拋物反射面的焦距f = 6. 6mm時，計算可得θ 1/2 = 2. 17°，則對于65mm*70mm 口徑的UHP投影燈來說，擴展量 Etendue = π Asin2 ( θ 1/2) = 3. 14*4550*sin2 (2. 17° ) = 20. 5。隨著使用時間的延長，燈弧110會逐漸變長，而光線的會聚性會隨之變差。由于 Kendue與發(fā)散角θ的平方關(guān)系，Vendue值會變得很大。圖IC為圖IA示出的UHP投影燈的燈弧長對光通量的曲線示意圖。如圖IC所示，燈弧長度為Imm時，θ1/2 = 2. 17°， Etendue 為 20. 5，光通量大約為 6000Lumens ；燈弧長度為 1. 8mm 時，θ 1/2 = 3. 9°，Etendue 增大至66，光通量約為3000多Lumens，亮度只有初期的一半了。這樣，所述傳統(tǒng)UHP投影燈的壽命也會比較短，一般都在3000小時左右。因此，希望提出一種改進的投影燈方案來克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提供一種可以用于投影顯示系統(tǒng)中的改進的光學(xué)裝置。本發(fā)明的目的之二在于提供一種使用上述光學(xué)裝置的投影顯示系統(tǒng)。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種光學(xué)裝置，其包括一體成型的鏡像反射器。所述鏡像反射器具有第一焦點和第二焦點，當(dāng)一光源的燈弧位于所述第一焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過所述鏡像反射器的內(nèi)反射后匯聚到第二焦點上，并在第二焦點處形成燈弧像，所述燈弧像與燈弧大小一致。進一步的，所述鏡像反射器包括第一反射部和與第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是拋物面的一部分，所述第一反射部和第二反射部的大小一致，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。進一步的，所述鏡像反射器包括第一反射部和第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是不同拋物面的一部分，所述第二反射部較所述第一反射部大，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。進一步的，其還包括有具有一個焦點的回復(fù)反射器，所述回復(fù)反射器具有球形反射性表面，其與所述鏡像反射器相對放置，所述光源的燈弧同時也位于所述回復(fù)反射器的焦點上，所述光源投射至所述回復(fù)反射器的光線經(jīng)過所述回復(fù)反射器的反射后被重新匯聚到第一焦點，隨后再次被投射到所述鏡像反射器上。進一步的，其還包括有擴束透鏡組和復(fù)眼透鏡組，所述擴束透鏡組用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復(fù)眼透鏡組進行勻光處理。更進一步的，所述擴束透鏡組為棒狀透鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供有一種光學(xué)裝置，其包括一體成型的鏡像反射器、回復(fù)反射器和光源。所述鏡像反射器具有第一焦點和第二焦點，所述光源的燈弧位于所述第一焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過所述鏡像反射器的內(nèi)反射后匯聚到第二焦點上，并在第二焦點處形成燈弧像，所述燈弧像與燈弧大小一致，所述回復(fù)反射器具有球形反射性表面，其具有一個焦點，并與所述鏡像反射器相對放置，所述光源的燈弧同時也位于所述回復(fù)反射器的焦點上，所述光源投射至所述回復(fù)反射器的光線經(jīng)過所述回復(fù)反射器的反射后被重新匯聚到第一焦點，隨后再次被投射到所述鏡像反射器上。進一步的，所述鏡像反射器包括第一反射部和與第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是拋物面的一部分，所述第一反射部和第二反射部的大小一致，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。進一步的，所述鏡像反射器包括第一反射部和第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是不同拋物面的一部分，所述第二反射部較所述第一反射部大，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種投影顯示系統(tǒng)，其包括發(fā)出混合白光的光學(xué)裝置、基于所述混合白光以及數(shù)據(jù)圖像生成光學(xué)圖像的光學(xué)引擎和將所述光學(xué)圖像進行投影的投影鏡頭。所述光學(xué)裝置包括一體成型的鏡像反射器、回復(fù)反射器和光源。所述鏡像反射器具有第一焦點和第二焦點，所述光源的燈弧位于所述第一焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過所述鏡像反射器的內(nèi)反射后匯聚到第二焦點上，并在第二焦點處形成燈弧像，所述燈弧像與燈弧大小一致，所述回復(fù)反射器具有球形反射性表面，其具有一個焦點，并與所述鏡像反射器相對放置，所述光源的燈弧同時也位于所述回復(fù)反射器的焦點上，所述光源投射至所述回復(fù)反射器的光線經(jīng)過所述回復(fù)反射器的反射后被重新匯聚到第一焦點，隨后再次被投射到所述鏡像反射器上。進一步的，所述光學(xué)引擎包括LCOS器件或IXD面板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中采用所述鏡像反射器可以得到與燈弧大小一致的燈弧像，從而可以使用透鏡組或光棒直接處理燈弧像發(fā)出的光線，從而使所說投影燈具有了壽命長、發(fā)散小等特點。關(guān)于本發(fā)明的其他目的，特征以及優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖在具體實施方式
中詳細描述。
結(jié)合參考附圖及接下來的詳細描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標記對應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中圖IA示出了一種傳統(tǒng)UHP投影燈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB為圖IA示出的UHP投影燈的光學(xué)原理示意圖；圖IC為圖IA示出的UHP投影燈的燈弧長對光通量曲線的示意圖；圖2為本發(fā)明中的投影燈在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A為圖2中的投影燈在第一應(yīng)用示例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖;3B為圖2中的投影燈在第二應(yīng)用示例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3C為圖2中的投影燈在第三應(yīng)用示例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中的投影燈在另一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明中的投影燈與現(xiàn)有投影燈的光衰曲線對比示意圖；圖6為本發(fā)明中的投影燈與現(xiàn)有投影燈的燈弧長對光通量曲線的對比示意圖；圖7為采用本發(fā)明中的投影燈的LCD投影顯示系統(tǒng)在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；和圖8為采用本發(fā)明中的投影燈的LCOS投影顯示系統(tǒng)在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明的詳細描述主要通過程序、步驟、邏輯塊、過程或其他象征性的描述來呈現(xiàn)，其直接或間接地模擬本發(fā)明中的技術(shù)方案的運作。所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領(lǐng)域內(nèi)的其他技術(shù)人員有效的介紹他們的工作本質(zhì)。此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指與所述實施例相關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性至少可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非必須都指同一個實施例，也不必須是與其他實施例互相排斥的單獨或選擇實施例。此外，表示一個或多個實施例的方法、流程圖或功能框圖中的模塊順序并非固定的指代任何特定順序，也不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。本文中提到的投影燈不僅可以用于投影，也可以用于其它任何領(lǐng)域，因此也可以將所述投影燈稱為光學(xué)裝置或燈。然而，本文中的光學(xué)裝置并非一定表示投影燈，也可以表示投影燈內(nèi)的光學(xué)構(gòu)件，比如鏡像反射器。圖2示出了本發(fā)明中的投影燈200在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。所述投影燈 200包括光源210、鏡像反射器220和回復(fù)反射器230。所述光源210可以為汞燈、氙燈或金屬鹵素?zé)舻然?。所述鏡像反射器220系一體成型，其內(nèi)表面為反射性表面，光線在投射到所述鏡像反射器上后會被反射。所述反射性表面可以為反射性涂層，比如鋁或水銀涂層。所述鏡像反射器220具有第一焦點221和與第一焦點相對的第二焦點222，所述光源210的燈弧大約位于所述第一焦點221上，所述光源210發(fā)出的光線經(jīng)過所述鏡像反射器220的內(nèi)反射后匯聚到第二焦點222上，這樣可以在第二焦點222處形成所述光源210的燈弧像。在一個實施例中，所述鏡像反射器220包括第一反射部220a和第二反射部220b， 所述第一反射部220a和第二反射部220b的內(nèi)反射面是拋物面的一部分，所述第一反射部 220a和第二反射部220b的大小一致，所述第一焦點221在所述第一反射部220a—側(cè)，所述第二焦點222在第二反射部220b —側(cè)，所述光源210發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部220a的反射后平行投射至第二反射部220b，第二反射部220b再將平行入射的光線匯聚到第二焦點222上。所述回復(fù)反射器230為內(nèi)表面為球形反射性表面，其具有一個焦點。所述回復(fù)反射器230與所述鏡像反射器220相對放置，所述光源210的燈弧同時也位于所述回復(fù)反射器230的焦點上，所述光源210投射至所述回復(fù)反射器230的光線經(jīng)過所述回復(fù)反射器230 的反射后被重新匯聚到第一焦點221，隨后再次被投射到所述鏡像反射器220上。這樣，位于所述第二焦點222上的所述燈弧像包含了所述光源210的燈弧的幾乎所有能量，并且大小和光源210的燈弧一致。這樣就可以使用透鏡組或光棒直接處理燈弧像發(fā)出的光線，從而達到保持較小的發(fā)散的目的。圖3A為圖2中的投影燈200在第一應(yīng)用示例中的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3A所示，所述投影燈200還進一步包括有擴束透鏡組310和復(fù)眼透鏡組320。所述擴束透鏡組310用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復(fù)眼透鏡組320進行勻光處理。在此示例中，所述擴束透鏡組310物方NA(NA = n*Sin (U)) < 0. 55 (集光角< 66. 5° )，它們可以使用普通光學(xué)玻璃制造，到燈弧像有一定的工作距離，可盡量避免高溫的影響。圖;3B為圖2中的投影燈200在第二應(yīng)用示例中的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述投影燈200還進一步包括有擴束透鏡組330和復(fù)眼透鏡組340。所述擴束透鏡組330用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復(fù)眼透鏡組340進行勻光處理。在此示例中，所述擴束透鏡組330為棒狀透鏡，可以更靠近燈弧像，NA會更大，集光角可能達到90。 由于對棒狀透鏡要求能耐受極高的溫度，因此不能使用普通光學(xué)玻璃。圖3C為圖2中的投影燈200在第三應(yīng)用示例中的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3C所示，所述投影燈200還進一步包括有透鏡350和勻光棒360。所述透鏡350引導(dǎo)所述燈弧像的光線至所述勻光棒360。使用設(shè)計良好的擴束透鏡組或勻光棒，假如所述光源210的燈弧長度為1mm，那么燈弧像的長度也為1mm，對所述燈弧像進行擴束，發(fā)散角(θ1/2) —般在1°以下，當(dāng)所述光源210的燈弧像損耗至1. 8mm時，所述燈弧像的長度也為1. 8mm，此時發(fā)散角(θ 1/2)也會在1. 5°以下。那么擴束至等同UHP投影燈的輸出口徑(65mm*70mm)后，當(dāng)燈弧長度為Imm 時，計算其擴展量Vendue為Etendue = π Asin2 ( θ 1/2) = 3. 1416*4550*sin2 (1° ) =4.35，可見Vendue只有現(xiàn)有UHP投影燈的1/5。即使當(dāng)燈弧損耗至1. 8mm后，其Kendue為Etendue = π Asin2 ( θ 1/2) = 3. 1416*4550*sin2 (1.5° ) = 9· 8，
可見Kendue仍小于現(xiàn)有UHP投影燈的初始值。 圖4示出了本發(fā)明中的投影燈400在另一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。所述投影燈400同樣包括光源410、鏡像反射器420和回復(fù)反射器430。圖4示出的投影燈400與圖2 示出的投影燈200的不同之處在于投影燈400的鏡像反射器420與投影燈200的鏡像反射器220不同。所述鏡像反射器420系一體成型，其同樣包括第一反射部420a和第二反射部 420b，所述第一反射部420a和第二反射部420b的內(nèi)反射面是不同拋物面的一部分，所述第二反射部420b較所述第一反射部420a大。所述鏡像反射器420具有第一焦點421和第二焦點422，第一焦點421在所述第一反射部420a —側(cè)，第二焦點422在第二反射部420b — 側(cè)，所述光源410發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部420a的反射后平行投射至第二反射部420b， 第二反射部420b再將平行入射的光線匯聚到第二焦點422上。所述第二焦點422與第一焦點421在垂直于所述平行光的方向上相隔一定距離。圖5為本發(fā)明中的投影燈與現(xiàn)有投影燈的光衰曲線對比示意圖，其中虛線表示現(xiàn)有投影燈的光衰曲線，實線表示本發(fā)明中投影燈的光衰虛線?？梢钥闯?，在到達預(yù)定光衰時，現(xiàn)有投影燈需要3000小時，而本發(fā)明中的投影燈則需要10000小時以上，這大大提高了投影燈的壽命。圖6為本發(fā)明中的投影燈與現(xiàn)有投影燈的燈弧長對光通量曲線的對比示意圖，其中虛線表示現(xiàn)有投影燈的燈弧長對光通量曲線，實線表示本發(fā)明中投影燈的燈弧長對光通量曲線。可以看出，燈弧長度為Imm時，現(xiàn)有的投影燈的光通量大約為6000Lumens，本發(fā)明中的投影燈的光通量大約為6500 ；燈弧長度為1. 8mm時，現(xiàn)有的投影燈的光通量降至約為 3000多Lumens，亮度只有初期的一半了，本發(fā)明中的投影燈的光通量的仍然為6500左右， 亮度變化很小。這樣，同樣可以明顯增長本發(fā)明中的投影燈的壽命。本發(fā)明中的鏡像反射鏡系一體成型，制造起來比較簡單。圖7示意性的示出了采用了本發(fā)明中的投影燈的IXD(liquid crystal display, 簡稱IXD)投影顯示系統(tǒng)700的一個實施例。所述投影顯示系統(tǒng)700包括有光源裝置720、 光學(xué)引擎740、投影鏡頭760和屏幕(或稱之為顯示屏)780。所述光源裝置720可以為本發(fā)明中的所述投影燈的任一種實施方式，其可以用來生成白光701，并將所述白光701導(dǎo)入所述光學(xué)引擎740內(nèi)。所述光學(xué)引擎740包括分色導(dǎo)引鏡組件、三個液晶顯示面板746、747、748和光學(xué)棱鏡組件(opt i cal pri sm assembly) 749。所述液晶顯示面板746、747和748中的每個負責(zé)投影至屏幕780上的圖像的三原色中的一種顏色。所述白光701進入分色導(dǎo)引鏡組件。所述分色導(dǎo)引鏡組件將所述白光701分離為包括紅光、綠光和藍光的三原色光，并將各原色光導(dǎo)引至對應(yīng)的液晶顯示面板?；谳斎雸D像(此時為數(shù)據(jù)意義的圖像，簡稱數(shù)據(jù)圖像)的像素信息及入射的原色光，視頻控制器(未圖示)分別調(diào)制所述液晶顯示面板746、747和748生成三原色圖像(此時為光學(xué)意義的圖像，簡稱為光學(xué)圖像)。所述光學(xué)棱鏡組件749將所述三原色圖像組合為全色圖像708，并將所述全色圖像708投射至所述投影鏡頭760。所述投影鏡頭760將所述全色圖像708直接或間接的投影至屏幕780上。在圖7示出的實施例中，液晶顯示面板746負責(zé)投影至屏幕780上的圖像的綠色， 液晶顯示面板747負責(zé)所述圖像的藍色，液晶顯示面板748負責(zé)所述圖像的紅色。所述分色導(dǎo)引鏡組件包括三個不同的分色鏡741、742和743、兩個反射鏡744和745。所述分色鏡 741用于選擇性的透過綠光702，并反射包括有紅光和藍光的剩余(紅紫)光703。隨后， 穿過分色鏡741的綠光702經(jīng)由反射鏡744反射至所述液晶顯示面板746。同時，所述分色鏡742攔截所述紅紫光703，選擇性的透過紅光704和其它高波長光(比如紅外光)，并反射藍光705至所述液晶顯示面板747。另外，所述分色鏡743分離紅光706，并將所述紅光706反射至所述反射鏡745，所述反射鏡745再將所述紅光706反射至所述液晶顯示面板 748?；谳斎氲膱D像像素信息，視頻控制器(未圖示)調(diào)制所述液晶顯示面板746生成綠色圖像，調(diào)制所述液晶顯示面板747生成藍色圖像，調(diào)制所述液晶顯示面板748生成紅色圖像。所述光學(xué)棱鏡組件749將所述三原色圖像組合為全色圖像708，并將所述全色圖像708 投射至所述投影鏡頭760。在其它實施例中，可以隨意調(diào)整三個不同的分色鏡741、742和743的分光性能，只要通過他們可以產(chǎn)生三原色光即可，比如可以使分色鏡741透過藍色光，而使分色鏡742反射紅色光，分色鏡743反射藍色光，隨著分色鏡的分光性能的改變，所述液晶顯示面板746、 747和748所負責(zé)的所述圖像的原色也會隨之改變。由于采用了本發(fā)明提出的投影燈光源方案，可以增長所述LCD投影顯示系統(tǒng)700 的壽命。圖8示意性的示出了 LCOS (Liquid Crystal On Silicon，簡稱LCOS)投影顯示系統(tǒng)800的一個實施例。所述投影顯示系統(tǒng)800包括有光源裝置820、光學(xué)引擎840、投影鏡頭860和屏幕(或稱之為顯示屏)880。所述光源裝置820可以為本發(fā)明中的所述投影燈的任一種實施方式，其可以用來生成白光801，并將所述白光801導(dǎo)入所述光學(xué)引擎840內(nèi)。所述白光801透過線柵極化片 (wire-grid polarizer) 841 變?yōu)?S 極化(S-polarized)白光 802。分色鏡 842 允許所述 S 極化白光802中的綠光透過，而反射包括紅光和藍光的剩余(紅紫)光。所述綠光傳播至第一極化分光鏡(polarized beam splitter，簡稱PBQ 843，并被所述第一極化分光鏡843 反射到負責(zé)投影圖像的綠色的第一 LCOS器件845上，其中所述第一 LCOS器件845安設(shè)于所述第一極化分光鏡843的一個邊緣。1/4波片(wave plate) 844位于所述第一 LCOS器件 845前面以提高所述綠光的入射率?；趤碜砸曨l控制器(未圖示)的輸入圖像(此時為數(shù)據(jù)意義的圖像，簡稱數(shù)據(jù)圖像)的像素信息，所述第一 LCOS器件845將入射的所述S極化綠光調(diào)制為P極化(P-polarized)綠色圖像，并反射所述P極化綠色圖像。反射的P極化綠色圖像透過所述第一極化分光鏡843和波片(wave plate) 846到達所述第三極化分光鏡847，所述波片846將所述P極化綠色圖像被轉(zhuǎn)換為S極化綠色圖像。來自所述分色鏡842的S極化紅紫光通過窄帶半波阻滯器855進入第二極化分光鏡849。所述窄帶半波阻滯器855僅對所述紅紫光中的紅波段光進行極化，因此只將紅波段光由S極化轉(zhuǎn)換為P極化。所述P極化紅光穿過所述第二極化分光鏡849和1/4波片850 到達到負責(zé)投影圖像的紅色的第二 LCOS器件851，其中第二 LCOS器件851安設(shè)于所述第二極化分光鏡849的一個邊緣。所述第二極化分光鏡849反射所述S極化藍光，之后所述S 極化藍光穿過1/4波片853到達負責(zé)投影圖像的藍色的第三LCOS器件854，所述第三LCOS 器件邪4安設(shè)于第二極化分光鏡849的另一個邊緣。由于紅色圖像會在第二 LCOS器件851 進行反射，藍色圖像會在第三LCOS器件邪4進行反射，因此它們的極性將發(fā)生變化。從第二 LCOS器件851反射出來的紅色圖像變?yōu)镾極化，之后所述S極化紅色圖像被所述第二極化分光鏡849反射。從第三LCOS器件邪4反射出來的藍色圖像變?yōu)镻極化，之后所述P極化藍色圖像穿透所述第二極化分光鏡849。另一個窄帶半波阻滯器848放置的靠近所述第二極化分光鏡849，用于將所述紅光圖像由S極化轉(zhuǎn)換為P極化，而對藍色圖像的極性沒有影響。所述第三極化分光鏡847反射所述S極化綠色圖像，并將其與所述P極化紅色圖像和P極化藍色圖像結(jié)合以形成全色圖像803。所述全色圖像803通過所述投影鏡頭860直接或間接投影至所述屏幕880上。由于采用了本發(fā)明提出的投影燈光源方案，可以增長LCOS投影顯示系統(tǒng)800的壽命。同樣，本發(fā)明提出的投影燈光源方案還可以應(yīng)用于數(shù)字光處理投影顯示系統(tǒng) (digital light processing projection display system，簡禾爾 DLP 投影顯不系統(tǒng))以及其他類型的投影顯示系統(tǒng)。上文對本發(fā)明進行了足夠詳細的具有一定特殊性的描述。所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，實施例中的描述僅僅是示例性的，在不偏離本發(fā)明的真實精神和范圍的前提下做出所有改變都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明所要求保護的范圍是由所述的權(quán)利要求書進行限定的，而不是由實施例中的上述描述來限定的。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，其特征在于其包括一體成型的鏡像反射器，所述鏡像反射器具有第一焦點和第二焦點，當(dāng)一光源的燈弧位于所述第一焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過所述鏡像反射器的內(nèi)反射后匯聚到第二焦點上，并在第二焦點處形成燈弧像，所述燈弧像與燈弧大小一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述鏡像反射器包括第一反射部和與第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是拋物面的一部分，所述第一反射部和第二反射部的大小一致，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述鏡像反射器包括第一反射部和第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是不同拋物面的一部分，所述第二反射部較所述第一反射部大，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，其還包括有具有一個焦點的回復(fù)反射器，所述回復(fù)反射器具有球形反射性表面，其與所述鏡像反射器相對放置，所述光源的燈弧同時也位于所述回復(fù)反射器的焦點上，所述光源投射至所述回復(fù)反射器的光線經(jīng)過所述回復(fù)反射器的反射后被重新匯聚到第一焦點，隨后再次被投射到所述鏡像反射器上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的光學(xué)裝置，其特征在于，其還包括有擴束透鏡組和復(fù)眼透鏡組，所述擴束透鏡組用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復(fù)眼透鏡組進行勻光處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述擴束透鏡組為棒狀透鏡。
7.一種光學(xué)裝置，其特征在于其包括一體成型的鏡像反射器、回復(fù)反射器和光源，所述鏡像反射器具有第一焦點和第二焦點，所述光源的燈弧位于所述第一焦點上時， 所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過所述鏡像反射器的內(nèi)反射后匯聚到第二焦點上，并在第二焦點處形成燈弧像，所述燈弧像與燈弧大小一致，所述回復(fù)反射器具有球形反射性表面，其具有一個焦點，并與所述鏡像反射器相對放置，所述光源的燈弧同時也位于所述回復(fù)反射器的焦點上，所述光源投射至所述回復(fù)反射器的光線經(jīng)過所述回復(fù)反射器的反射后被重新匯聚到第一焦點，隨后再次被投射到所述鏡像反射器上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述鏡像反射器包括第一反射部和與第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是拋物面的一部分，所述第一反射部和第二反射部的大小一致，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述鏡像反射器包括第一反射部和第二反射部，所述第一反射部和第二反射部的內(nèi)反射面是不同拋物面的一部分，所述第二反射部較所述第一反射部大，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射部的反射后平行投射至第二反射部，第二反射部再將平行入射的光線匯聚到第二焦點上。
10.一種投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1-9任一所述的光學(xué)裝置，其發(fā)出混合白光；光學(xué)引擎，基于所述混合白光以及數(shù)據(jù)圖像生成光學(xué)圖像；和投影鏡頭，將所述光學(xué)圖像進行投影。
11.如權(quán)利要求8所述的投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)引擎包括LCOS器件或 LCD面板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種投影燈或光學(xué)裝置，其包括一體成型的鏡像反射器。所述鏡像反射器具有第一焦點和第二焦點，當(dāng)一光源的燈弧位于所述第一焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過所述鏡像反射器的內(nèi)反射后匯聚到第二焦點上，并在第二焦點處形成燈弧像，所述燈弧像與燈弧大小一致，從而可以使用透鏡組或光棒直接處理燈弧像發(fā)出的光線，從而使所述投影燈具有了壽命長、發(fā)散小等特點。
文檔編號G03B21/28GK102236171SQ20111018620
公開日2011年11月9日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者定世宇, 李興 申請人:武漢全真光電科技有限公司