專利名稱：通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式涉及投影系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更具體地說(shuō)涉及這種投影系統(tǒng)中多個(gè)有色光源的使用。
背景技術(shù)：
對(duì)于例如進(jìn)行銷售演示、商業(yè)會(huì)議、課堂訓(xùn)練的用途以及供在家庭影院中的應(yīng)用，多媒體投影系統(tǒng)已經(jīng)變成流行的了。在代表性的運(yùn)行中，多媒體投影系統(tǒng)從數(shù)據(jù)源接收視頻信號(hào)，并將該視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息以控制一個(gè)或多個(gè)數(shù)字驅(qū)動(dòng)的光閥?；谠摂?shù)字信息，光閥可以將入射光處理成圖像承載光，該光表示視頻圖像。在現(xiàn)有技術(shù)的投影系統(tǒng)中，經(jīng)常使用發(fā)射多色光的高能放電燈。這些現(xiàn)有技術(shù)的投影系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)，包括短的燈壽命和在初始的使用階段過(guò)后減少的亮度。此外，為了選擇地處理基色光而分離多色光將占用大量的資源。
近來(lái)，焦點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)到開(kāi)發(fā)和制造采用和利用固態(tài)光源的單色光的投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)較少受多色光源的缺陷影響。在投影系統(tǒng)中使用多個(gè)單色光源的一個(gè)難題是獲得所希望的顏色平衡，同時(shí)要認(rèn)識(shí)到投影系統(tǒng)的可靠性、外殼尺寸和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)和裝置。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了包括有效和緊密地合成光和合成不同顏色光路的方式的技術(shù)方案。具體說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)的方案使用了一些濾光器將多個(gè)有色光源的光路轉(zhuǎn)向合成通道的一個(gè)面上，從而將所有光源集中到合成通道的一端，由于不在意的濾光而損失了一部分光。本實(shí)用新型通過(guò)將一種顏色的光耦合到合成通道的一個(gè)面上，而將其余顏色的光耦合到該通道的側(cè)面，可以提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方案的效果，包括減少了由于不在意的濾光造成的損失，以及增加了將光源加到合成通道周圍各區(qū)域中的靈活性。
本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，包括多個(gè)第一光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第一色的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；第二光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第二色的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；光學(xué)部件，其接收來(lái)自所述多個(gè)第一光源的光并向合成通道透射所述光；所述合成通道具有第一表面，其在第一位置接收來(lái)自第二光源的光；輸入孔，其在鄰接第一表面的第二表面上，接收來(lái)自所述光學(xué)部件的光；以及輸出孔，其輸出第一和第二色的光。
本實(shí)用新型的第二方面，提供了一種通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)，包括照明裝置，所述照明裝置包括多個(gè)第一光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第一色的在第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；第二光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第二色的在第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；第三光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第三色的在第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；以及具有第一表面以在第一位置接收來(lái)自第二光源的光的合成通道，在鄰接第一表面的第二表面上的輸入孔以接收來(lái)自所述多個(gè)第一光源的光，接收來(lái)自第三光源的光的第二位置和輸出第一、第二、和第三色的光的輸出孔；以及從所述照明裝置接收光的并將所述光調(diào)制成圖像承載光的成像裝置。


在附圖的圖形中，通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，并不是通過(guò)限制來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，其中相同的附圖標(biāo)記表示相似的元件，并且圖1是依照本發(fā)明的實(shí)施方式的采用照明裝置的多媒體投影系統(tǒng)的方框圖；圖2說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式、通過(guò)光學(xué)部件將來(lái)自多個(gè)光源的光引入到合成通道，而且來(lái)自至少一個(gè)其他光源的光由側(cè)面引入到該合成通道；圖3說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的、具有分別與相同的有色光源相聯(lián)系的光傳輸制導(dǎo)的光學(xué)部件；圖4說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的、具有分別與光源相聯(lián)系的注入式棱鏡的光學(xué)部件；
圖5說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的、具有分別與光源相聯(lián)系的其他棱鏡和一個(gè)注入式棱鏡的光學(xué)部件；圖6說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的、位于合成通道中將有色光定向于該合成通道的輸出孔的兩個(gè)分色鏡；圖7說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的、用于循環(huán)非有意地透過(guò)分色鏡的有色光的一部分的輔助合成通道；以及圖8說(shuō)明用來(lái)便于將來(lái)自光源的有色光引入到合成通道的棱鏡。
具體實(shí)施方式
在以下的詳細(xì)描述中，參考構(gòu)成其中一部分的附圖，其中，在整個(gè)圖中相同的數(shù)字表示相同的部件，而且通過(guò)說(shuō)明顯示可以實(shí)施本發(fā)明的具體的實(shí)施方式?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明實(shí)施方式的范圍的前提下，可以利用其他的實(shí)施方式并且可以做結(jié)構(gòu)的或邏輯的變化。在附圖的討論中，可以使用例如上、下、后和前的方向。使用這些方向是為了便于討論，并不是為了限制本發(fā)明實(shí)施方式的應(yīng)用。因此，并非從限制的意義上來(lái)進(jìn)行以下的詳細(xì)描述，而且本發(fā)明的實(shí)施方式的范圍由所附的權(quán)利要求和它們的等價(jià)物來(lái)定義。
圖1是依照本發(fā)明的實(shí)施方式的采用照明裝置32的多媒體投影系統(tǒng)30的方框圖。可以耦合到電源40的照明裝置32可以有許多發(fā)射不同顏色的光的光源。同色光源34可將光發(fā)射到光學(xué)部件35。光學(xué)部件35可便于將來(lái)自同色光源34的光導(dǎo)向進(jìn)入合成通道36的輸入孔。輸入孔可以包括合成通道的整個(gè)端面或者其中的某較小部分，以允許來(lái)自光源34的光進(jìn)入合成通道36。在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)不同的有色光源38可將其他波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光引入到合成通道36的側(cè)面。當(dāng)使用一個(gè)合成通道做主要合成時(shí)，該方案可以容許增加一種特定顏色的亮度的靈活性。為了使投影系統(tǒng)30獲得更佳的顏色平衡，增加特定顏色的亮度也許是所希望的，以下將進(jìn)一步討論。而且，相比于每種顏色具有分離的合成通道，該方案還有助于減少投影系統(tǒng)30的成本和總的尺寸。
在不同的實(shí)施方式中，有色光源34和38可以包括固態(tài)光源。固態(tài)光源的例子可以包括但不限于，發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)LED(OLED)和激光二極管(例如，邊緣發(fā)射二極管和垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)二極管)。
合成通道36可以沿單一光路42發(fā)射基本合成的和成形的光。單一光路42通過(guò)將具有相似照明區(qū)域和角度的不同的有色光導(dǎo)向下游部件，可有助于投影系統(tǒng)的集光率(étendue)或光通量的保持。
從照明裝置32發(fā)射的光可以沿光路42傳播，照射例如光閥44的成像裝置并被其調(diào)制，而且透過(guò)一個(gè)或多個(gè)投影透鏡46。在光路上可以放置不同的光學(xué)部件以適應(yīng)與給定的實(shí)施方式相聯(lián)系的具體的設(shè)計(jì)因素。
光閥44可以包括但不限于，數(shù)字微鏡裝置(DMD)、反射液晶半導(dǎo)體基(LCOS)裝置和液晶裝置(LCD)。投影透鏡46可以包括但不限于，固定焦距透鏡、可變焦距鏡頭和變焦透鏡。
在一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)框架可將光學(xué)部件一起裝在投影儀機(jī)殼(未示出)內(nèi)。機(jī)殼可以是機(jī)械剛性的并被設(shè)計(jì)成易于散熱的?？蚣芎蜋C(jī)殼可以適合容納冷卻風(fēng)扇50，用于通過(guò)產(chǎn)生氣流52來(lái)冷卻光學(xué)部件。電源40還可用來(lái)為冷卻風(fēng)扇50和控制器56提供動(dòng)力。
控制器56可以接收來(lái)自數(shù)據(jù)源58的表示彩色圖像的彩色圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù)據(jù)處理成構(gòu)成色數(shù)據(jù)(例如，紅，綠和藍(lán)數(shù)據(jù))。然后，與送到電源40的信號(hào)適當(dāng)同步，向光閥44傳送構(gòu)成色數(shù)據(jù)，送到電源40的信號(hào)控制相應(yīng)構(gòu)成色(例如，紅，綠和藍(lán)光)的發(fā)射時(shí)幀。在不同的實(shí)施方式中，控制器56可以包括通用處理器/控制器、專用集成電路(ASIC)、或可編程邏輯裝置(PLD)。
數(shù)據(jù)源58的例子可以包括但不限于，個(gè)人或便攜式電腦、集成電視調(diào)諧器、數(shù)字通用盤(DVD)、機(jī)頂盒(STB)和攝影機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方式中，投影系統(tǒng)30可用作投影儀。在其他實(shí)施方式中，投影系統(tǒng)30可用在投影電視中。
在光閥44是DMD的實(shí)施方式中，DMD可以包括高密度的數(shù)字偏轉(zhuǎn)鏡的陣列?？刂破?6可以選擇地控制每一個(gè)鏡，以使通過(guò)陣列中給定的鏡可以反射沿光路42傳播的光，被反射的光或以圖像承載光的形式沿光路47向投影透鏡46的方向，或以非圖像承載光的形式朝相鄰的光吸收表面的方向。圖像承載光可以通過(guò)投影透鏡46傳播，以在屏幕或表面上顯示。
在一個(gè)實(shí)施方式中，DMD可以是由鋁的微機(jī)械鏡的長(zhǎng)方陣列組成的空間光調(diào)制器，其中每一個(gè)鏡能繞旋轉(zhuǎn)軸各自偏轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，鏡的偏轉(zhuǎn)角(或正或負(fù))可以為大約10度或更多，并通過(guò)改變底層尋址電路的存儲(chǔ)器的內(nèi)容和鏡重置信號(hào)來(lái)對(duì)其進(jìn)行個(gè)別控制。
在光閥44是透射液晶顯示器(LCD)的實(shí)施方式中，不要任何改變方向，光路42能穿過(guò)它并朝向投影透鏡46傳播。在本實(shí)施方式中，由前偏光器使來(lái)自照明裝置32的光首先偏振。然后，偏振光被LCD中的液晶像素的信息模式調(diào)制?！癘N”像素可以在選擇的通路方向透射偏振光，以使光可以穿過(guò)后偏光器(或分析器)，并作為圖像承載光沿光路47出去?！癘FF”像素透射的光被后偏光器阻擋。然后，定向圖像承載光穿過(guò)投影透鏡46供觀看?？梢再I到本發(fā)明可以采用的采用不同偏振方案的多種LCD面板。
在光閥44是LCOS顯示器的實(shí)施方式中，在成鏡面的基底層頂部的液晶層可以調(diào)制光，這樣，以與LCD顯示器相似的方式，或從鏡面層反射它，或由偏振濾波器阻擋它。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
可以包括對(duì)光學(xué)結(jié)構(gòu)的一般修改以適應(yīng)特定類型的光閥44。
圖2說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的適于供圖1描述的投影系統(tǒng)30使用的照明裝置32。通常，圖2說(shuō)明對(duì)應(yīng)于第一色、波長(zhǎng)在第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的來(lái)自光源34的光，其穿過(guò)光學(xué)部件35被引入到合成通道36的輸入孔361。一個(gè)或多個(gè)異色光源38可以發(fā)射對(duì)應(yīng)于不同于第一色的顏色、具有其他波長(zhǎng)范圍的波長(zhǎng)的光。穿過(guò)合成通道36的側(cè)面363，可以將來(lái)自一個(gè)或多個(gè)異色光源38的光引入合成通道36。合成通道36的輸出孔徑362可以沿光路42輸出不同顏色的合成光，以使它們照射光閥44。在使用幀順序色的實(shí)施方式中，在各有色光發(fā)射時(shí)幀期間可以發(fā)射各有色光。因此，在任一給定時(shí)間，合成通道36也許只有一種特定顏色的光。
雖然在前面的描述中，為易于理解，表面363稱為側(cè)面。由于表面位置的限定僅僅和所描述的合成通道的觀點(diǎn)密切相關(guān)，所以表面363還可以稱為頂或底面。因此，附圖標(biāo)記不應(yīng)該理解成是對(duì)本發(fā)明的限制，在合成通道的表面的位置的上下文中，術(shù)語(yǔ)“頂面”、“底面”和“側(cè)面”是同義的。
將所有的光路組合成單一的光路42可以至少便于投影系統(tǒng)集光率(étendue)的保持。例如，投影系統(tǒng)的各光學(xué)部件可以有它自己的集光率(étendue)，它指的是該部件可以處理的聚光錐的大小。部件的集光率(étendue)和垂直于光傳播方向的它的面積、固體光錐的接受角和部件的折射率密切相關(guān)。通過(guò)沿相同的路徑42將不同顏色的光導(dǎo)向照明裝置32的下游部件，通過(guò)供應(yīng)部件能夠處理的聚光錐的有效量，可以保持那些部件的集光率(étendue)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，合成通道36可以由實(shí)心玻璃棒組成，實(shí)心玻璃棒依靠全內(nèi)反射通過(guò)它轉(zhuǎn)移光，并在它的輸出孔362產(chǎn)生基本均勻的照明區(qū)域。合成通道36可以包括成方形的平面，而且還可以包括可保護(hù)和/或增強(qiáng)內(nèi)部反射的包層或反射的成鏡面的側(cè)壁?？蛇x擇的實(shí)施方式可以包括空心的合成通道，空心的合成通道具有反射側(cè)壁，側(cè)壁上有開(kāi)口用于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)光源38的光的引入，它和實(shí)心玻璃合成器的工作方式幾乎相同。
在一個(gè)實(shí)施方式中，合成通道36可以成錐體形，以使輸入和輸出孔361和362具有不同的橫截面大小和形狀，以便于所希望的光的會(huì)聚或?qū)颉＠?，在一個(gè)實(shí)施方式中，合成通道36的輸出孔徑362可以被定形和/或轉(zhuǎn)變角度以使均勻分布的光在傾斜定位的下游成像裝置上更好地成像。例如，包括矩形輸入孔361和非矩形輸出孔362的不對(duì)稱的合成通道36，可以沿光路42透射空間均勻模式的光。通過(guò)中繼透鏡(未示出)在傾斜于光路42的反射光閥上，可重新成像非矩形輸出孔362出射的均勻照明?？梢杂幸庾冃巫苑蔷匦屋敵隹?62出射的圖像以補(bǔ)償任何梯形失真、照明溢出區(qū)和照明下降區(qū)，因此，增加穿過(guò)光閥44的亮度和亮度均勻性的同時(shí)，潛在地減少光損失。在本發(fā)明范圍內(nèi)的不同的實(shí)施方式可以包括用于合成通道36的輸入和輸出孔361和362的許多大小和形狀的組合。
合成通道36可具有與許多顯示器標(biāo)準(zhǔn)之一兼容的縱橫比。這種顯示器標(biāo)準(zhǔn)的例子包括但不限于，16:9高清晰度電視(HDTV)格式，4:3擴(kuò)展圖形陣列(XGA)格式和16:10寬屏XGA(WXGA)格式。不同的實(shí)施方式可包括不同的橫截面和相關(guān)的會(huì)聚/投影光學(xué)裝置，布置會(huì)聚/投影光學(xué)裝置以提供所希望的清晰的投影顯示格式。
光源34和38可以各發(fā)射具有與構(gòu)成色對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光?？梢园褬?gòu)成色看作單個(gè)的顏色，當(dāng)以適當(dāng)?shù)牧拷M合時(shí)，其產(chǎn)生圖像像素的目標(biāo)色。在一個(gè)實(shí)施方式中，光源34和38可以發(fā)射對(duì)應(yīng)藍(lán)、綠和紅的三個(gè)基本波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光。
在一個(gè)實(shí)施方式中，能夠容納不同數(shù)目每一種有色光源是所希望的。這便于得到由不同顏色的不同流明輸出水平產(chǎn)生的顏色平衡。在一個(gè)實(shí)施方式中，給定幀的顏色平衡可以包括按比例發(fā)射的每種顏色的光，以使全部的三種顏色的組合將導(dǎo)致平衡的白光。
在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)具有幀的總流明的大約60％的綠流明輸出水平、大約30％的紅流明輸出水平和大約10％的藍(lán)流明輸出水平，可以得到所希望的顏色平衡。因此，至少部分基于各個(gè)顏色所希望的流明輸出水平，可以調(diào)節(jié)有色光源的數(shù)量。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)光源34可由六個(gè)綠光源組成，而一個(gè)或多個(gè)不同的有色光源38可由三個(gè)紅光源和一個(gè)藍(lán)光源組成。如果各光源發(fā)射相同數(shù)量的流明，本實(shí)施方式將會(huì)導(dǎo)致60％的綠流明、30％的紅流明和10％的藍(lán)流明的顏色平衡。在一個(gè)實(shí)施方式中，不同的有色光源可以發(fā)射每幀不同數(shù)量的流明，這至少部分地歸因于它們各自功率的額定值和效率。因此，一個(gè)實(shí)施方式每一種有色光源的數(shù)量還可以以各個(gè)光源的功率額定值和效率為根據(jù)。
盡管以上的實(shí)施方式描述了光源34和38，其發(fā)射的光具有在三個(gè)基本波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，在其他實(shí)施方式中可以另外地或有選擇地采用其他發(fā)射波長(zhǎng)，例如黃色和青色。
圖3說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的具有分別與同色光源34相聯(lián)系的光傳輸制導(dǎo)66的光學(xué)部件。本實(shí)施方式包括第二和第三光源60和62，其將具有在第二和第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光引入合成通道36的側(cè)面。在不同的實(shí)施方式中，光源60和62可以將光垂直(如圖所示)或傾斜地導(dǎo)向合成通道36的側(cè)面。
光傳輸制導(dǎo)66在輸入?yún)^(qū)具有接收來(lái)自光源的光的輸入端，以及在輸出區(qū)具有對(duì)應(yīng)于合成通道36的輸入孔的發(fā)射光的輸出端。光傳輸制導(dǎo)66可以便于光作為光學(xué)鄰接的光錐從光源34導(dǎo)向合成通道36，同時(shí)允許光源34物理上以某一距離分離。這可能考慮了光源34的散熱方案。在一個(gè)實(shí)施方式中，光傳輸制導(dǎo)66可以是由透明材料(例如玻璃、熔融石英或塑料)組成的光纖。在一個(gè)實(shí)施方式中，考慮到例如通過(guò)觸摸或接觸安裝結(jié)構(gòu)來(lái)接觸光纖，將具有較低折射率的材料涂敷光傳輸制導(dǎo)66上，不犧牲全內(nèi)反射。在一個(gè)實(shí)施方式中，這種涂層可以是氟化的聚合物包層。
在一個(gè)實(shí)施方式中，光傳輸制導(dǎo)66的輸入端可以穿過(guò)孔延伸進(jìn)光源的蓋板(未示出)，并由孔將光傳輸制導(dǎo)66的輸入端支持在適當(dāng)位置，并且按一對(duì)一的關(guān)系可以配對(duì)光傳輸制導(dǎo)66與多個(gè)光源34。蓋板可以由例如鋁、鎂和/或其他散熱材料構(gòu)造，并以使冷卻氣流易于流動(dòng)的方式耦合到支持光源34的結(jié)構(gòu)上。
圖4說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式、具有分別與同色光源34相聯(lián)系的注入式棱鏡70的光學(xué)部件。注入式棱鏡70可以光耦合到光源34和合成通道36以方便在兩個(gè)部件之間的光傳輸。如圖所示，可以繞注入式棱鏡70外圍地定位光源34。這種結(jié)構(gòu)在提供緊湊的解決方案的同時(shí)，可以有助于光源34產(chǎn)生的熱量的散發(fā)。在一個(gè)實(shí)施方式中，光傳輸制導(dǎo)(例如圖3的光傳輸制導(dǎo)66)可以放置在注入式棱鏡70和光源34之間。
在一個(gè)實(shí)施方式中，注入式棱鏡可以是全內(nèi)反射(TIR)棱鏡，以使來(lái)自光源34的光進(jìn)入輸入表面701，被反射表面702內(nèi)部反射離開(kāi)，并穿過(guò)輸出表面703被輸入到合成通道36?？稍O(shè)計(jì)注入式棱鏡70以使光以小于相對(duì)于反射表面702的法線的臨界角的角度射到反射表面702。在一個(gè)實(shí)施方式中，反射表面702與合成通道36的輸入孔可以成45°角。在一個(gè)實(shí)施方式中，注入式棱鏡70可以具有涂敷到反射表面702的涂層來(lái)幫助反射。
在一個(gè)實(shí)施方式中，用透明粘著劑(例如，一個(gè)實(shí)施方式可以使用紫外線凝固粘著劑)可以將注入式棱鏡的輸出表面703耦合到合成通道36。在可選擇的實(shí)施方式中，在合成通道36與注入式棱鏡70之間可以有空氣間隙。
圖5說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式、具有分別與同色光源34相聯(lián)系的輸入棱鏡90和注入式棱鏡80的光學(xué)部件。為了將來(lái)自光源34的光引入注入式棱鏡80，輸入棱鏡90可以光耦合到入射棱鏡80的輸入表面801。然后，反射表面802將光反射離開(kāi)并朝向輸出表面803，輸出表面803將把光引入合成通道36。注入式棱鏡80與以上關(guān)于圖4所討論的多個(gè)注入式棱鏡70可以在結(jié)構(gòu)上相似。
在一個(gè)實(shí)施方式中，合成通道36的面、注入式棱鏡80和多個(gè)輸入棱鏡90可以通過(guò)透明粘著劑直接地互相耦合。在可選擇的實(shí)施方式中，可以相互分開(kāi)安置一個(gè)或多個(gè)元件，以使一個(gè)或多個(gè)元件之間有空氣間隙。
圖6說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式、具有將不同的有色光朝輸出孔362定向的兩個(gè)分色鏡94和98的合成通道36。在本實(shí)施方式中，光源34可以發(fā)射與第一色(例如綠色)對(duì)應(yīng)的具有在第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光?？梢詫⒕G光定向進(jìn)入光學(xué)部件35，穿過(guò)輸入孔361光學(xué)部件35將綠光導(dǎo)向進(jìn)入合成通道36。光源60可以發(fā)射與第二色(例如紅色)對(duì)應(yīng)的具有在第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光進(jìn)入到合成通道36的側(cè)面。在本實(shí)施方式中，分色鏡94可以容許綠光的至少一部分通過(guò)，而同時(shí)向合成通道的輸出孔362反射紅光的至少一部分并沿光路42出去。光源62可以發(fā)射與第三色(例如藍(lán)色)對(duì)應(yīng)的具有在第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光進(jìn)入到合成通道36的側(cè)面。在本實(shí)施方式中，分色鏡98可以反射藍(lán)光的至少一部分，而同時(shí)透射紅光和綠光的至少一部分。本實(shí)施方式的特定顏色的方案和選擇僅是說(shuō)明性的，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)在其他實(shí)施方式中可以改變。
在一個(gè)實(shí)施方式中，分色鏡94和98可以包括邊緣濾波器，其容許特定頻帶通過(guò)，而同時(shí)反射其他頻率。然而，可選擇的實(shí)施方式可以包括任何類型的分色鏡，它們能夠透射某些波長(zhǎng)的光，而反射其他波長(zhǎng)的光。其他分色鏡的例子可以包括但不限于，陷波濾波器和帶通濾波器。
現(xiàn)代的分色鏡的設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致企圖反射的一些光的透射，以及企圖透射的一些光的反射。如果入射光以希望的角度照射分色鏡，它會(huì)導(dǎo)致這種類型的無(wú)意透射/反射的減少。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，光源60和62可以以接近并包括希望的角度將光導(dǎo)向分色鏡94和98，以促進(jìn)分色鏡94和98的希望的透射/反射效果。不同的實(shí)施方式可以用其他方式說(shuō)明無(wú)意的透射和/或反射。
圖7說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的輔助合成通道104，其可用于循環(huán)無(wú)意地透過(guò)分色鏡94的有色光的一部分。在本實(shí)施方式中，可透射從光源60發(fā)射的光進(jìn)入到輔助合成通道104的輸入孔1041。輸入孔1041可以由在輔助合成通道104的面上或接近輔助合成通道104的面上的反射表面106圍繞。向主合成通道36可以引入光108并可照射分色鏡94?？梢韵蛑骱铣赏ǖ?6的輸出端反射一部分光110。然而，一部分光114會(huì)無(wú)意透過(guò)分色鏡94。在一個(gè)實(shí)施方式中，分色鏡94可以對(duì)反射特定偏振光更有效，例如S偏振光。結(jié)果，一部分光114也許主要是P偏振。在主合成通道36的對(duì)面可以放置反射表面118，例如鏡子，以反射無(wú)意透射的光114，返回向光源60。
從反射表面118反射的一些光可以重進(jìn)入到輔助的合成通道104，照到反射表面106，并改道返回進(jìn)入主合成通道36。在一個(gè)實(shí)施方式中，P偏振光可重進(jìn)入輔助合成通道104，穿過(guò)輔助合成通道104經(jīng)系列反射，被擾頻從而包括其他偏振狀態(tài)。一個(gè)實(shí)施方式還可包括四分之一波片(未示出)，該四分之一波片放置在反射表面106和分色鏡94上或二者之間的某處以有助于偏振狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)。光可以在不同位置、以不同角度和/或用其他的偏振狀態(tài)第二次照射分色鏡94的表面，這會(huì)增加至少它的一部分將適當(dāng)?shù)胤瓷湎蚝铣赏ǖ?6的輸出孔的機(jī)會(huì)。
圖8說(shuō)明依照本發(fā)明的實(shí)施方式的光耦合裝置，它用于促進(jìn)將來(lái)自光源60的有色光引入到合成通道36。通過(guò)光耦合裝置可以將由光源60發(fā)射并透過(guò)任選的光傳輸制導(dǎo)122的光定向進(jìn)入合成通道36。在不同的實(shí)施方式中，光耦合裝置可以包括但不限于棱鏡、玻璃棒和鏡子。在描述的實(shí)施方式中，光耦合裝置可以是棱鏡126。使用光透明粘著劑，棱鏡126可以附著于光傳輸制導(dǎo)122上。棱鏡126到光傳輸制導(dǎo)122的耦合可以是這樣，以使定向穿過(guò)光傳輸制導(dǎo)122的光反射離開(kāi)棱鏡的反射表面1262，并被引入到合成通道36。然后，光在貫穿合成通道36的長(zhǎng)度中可經(jīng)歷一系列的反射。如圖所示，棱鏡126可以具有輸入棱鏡面1261，其相對(duì)于合成通道36的側(cè)面是有角度地傾斜的，以便于光的引入和光源60的定位。然而，可選擇的實(shí)施方式可以包括有平行輸入面的棱鏡。該棱鏡可以是適合于圖像投影系統(tǒng)的任何大小或形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以不使用光耦合裝置，在這種情況下，來(lái)自于光源60或光傳輸制導(dǎo)122的光可以直接注入到合成通道36。在另一個(gè)實(shí)施方式中，不使用光傳輸制導(dǎo)可以將來(lái)自光源60的光引入光耦合裝置。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在第一次近軸反射130前面的位置可發(fā)生棱鏡126和合成通道36的側(cè)面之間的接觸。這可以減少穿過(guò)輸入孔361進(jìn)入合成通道36的光損失，因?yàn)樵诳拷莻€(gè)端部361的合成通道36的側(cè)表面上，幾乎沒(méi)有光入射。
可選擇的實(shí)施方式可以包括其他類型的棱鏡以將光引入合成通道36的側(cè)面。在一個(gè)實(shí)施方式中，布置棱鏡以使合成通道的側(cè)面和棱鏡之間有空氣間隙。在棱鏡和合成通道36的折射材料之間沒(méi)有直接接觸，合成通道內(nèi)的內(nèi)反射可以不受影響。
盡管為了描述優(yōu)選的實(shí)施方式，已經(jīng)在這里說(shuō)明和描述了具體的實(shí)施方式，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，不脫離本發(fā)明的范圍，各種各樣替換的和/或等價(jià)的認(rèn)為可以獲得相同目的的實(shí)現(xiàn)方式可以用來(lái)替代所顯示和描述的具體的實(shí)施方式。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識(shí)到可以以各種各樣的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本申請(qǐng)旨在覆蓋在此所討論的實(shí)施方式的任何改進(jìn)或變化。因此，顯然意在使本發(fā)明只受權(quán)利要求和其等價(jià)物的限制。
權(quán)利要求1.一種通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，包括多個(gè)第一光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第一色的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；第二光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第二色的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；其特征在于還包括光學(xué)部件，其接收來(lái)自所述多個(gè)第一光源的光并向合成通道透射所述光；以及所述合成通道具有第一表面，其在第一位置接收來(lái)自第二光源的光；輸入孔，其在鄰接第一表面的第二表面上，接收來(lái)自所述光學(xué)部件的光；和輸出孔，其輸出第一和第二色的光。
2.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中所述光源包括固態(tài)光源。
3.如權(quán)利要求2所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中所述固態(tài)光源包括由發(fā)光二極管和激光二極管組成的組中的至少一個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，進(jìn)一步包括第三光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第三色的在第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；以及在第二位置接收來(lái)自第三光源的光的所述合成通道和輸出第一、第二和第三色的所述合成通道的輸出孔。
5.如權(quán)利要求4所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中第一、第二和第三色分別包括綠、紅和藍(lán)。
6.如權(quán)利要求4所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中第二位置是在第一表面上。
7.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中所述光學(xué)部件包括分別與所述多個(gè)第一光源相聯(lián)系的多個(gè)光傳輸制導(dǎo)。
8.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中所述光學(xué)部件包括分別與所述多個(gè)第一光源相聯(lián)系的多個(gè)棱鏡。
9.如權(quán)利要求8所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中所述多個(gè)棱鏡包括多個(gè)注入式棱鏡，各具有接收來(lái)自所述多個(gè)第一光源中對(duì)應(yīng)的一個(gè)光源的光的輸入表面；使光透射進(jìn)入所述合成通道的輸入孔的輸出表面；以及向所述輸出表面反射來(lái)自所述輸入表面的光的反射表面。
10.如權(quán)利要求8所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，進(jìn)一步包括注入式棱鏡，其具有光耦合到所述多個(gè)棱鏡的輸入表面；光耦合到所述合成通道的輸入孔的輸出表面；和向所述輸出表面反射來(lái)自所述輸入表面的光的反射表面；以及所述多個(gè)棱鏡接收來(lái)自所述對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一光源的光并使所述光透射進(jìn)入所述注入式棱鏡的輸入表面，所述注入式棱鏡使所述光透射進(jìn)入所述合成通道。
11.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述合成通道內(nèi)的第一分色鏡，向所述合成通道的輸出孔透射至少一部分第一色的光；以及向所述合成通道的輸出孔反射至少一部分第二色的光。
12.如權(quán)利要求11所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，其中所述合成通道是主合成通道，并且所述裝置進(jìn)一步包括在第一位置光耦合到所述主合成通道的輔助合成通道，所述輔助合成通道具有輸入孔、輸出孔和圍繞所述輸入孔的第一反射表面，所述輔助合成通道接收穿過(guò)所述輸入孔的第二色的光，并向所述主合成通道的第一位置透射出自所述輸出孔的光，以及與第一表面相對(duì)的所述主合成通道的第三表面之上或附近的第二反射表面，接收透過(guò)第一分色鏡的第二色的光的一部份，并將它反射回所述輔助合成通道的第一反射表面。
13.如權(quán)利要求11所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，進(jìn)一步包括第三光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第三色的第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；以及具有接收來(lái)自第三光源的光的第二位置的合成通道，以及輸出第一、第二和第三色的光的所述合成通道的輸出孔；以及在所述合成通道內(nèi)設(shè)置的第二分色鏡，向所述合成通道的輸出孔透射至少一部分第一和第二色的光；以及向所述合成通道的輸出孔反射至少一部分第三色的光。
14.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的裝置，進(jìn)一步包括接收來(lái)自第一光源的光并在第一位置透射所述光進(jìn)入所述合成通道的棱鏡。
15.一種通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)，包括照明裝置，所述照明裝置包含多個(gè)第一光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第一色的在第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；第二光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第二色的在第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；和第三光源，其發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于第三色的在第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光；以及成像裝置，從所述照明裝置接收光并將所述光調(diào)制成圖像承載光，其特征在于，所述照明裝置還包含具有第一表面以在第一位置接收來(lái)自第二光源的光的合成通道，在鄰接第一表面的第二表面上的輸入孔以接收來(lái)自所述多個(gè)第一光源的光，接收來(lái)自第三光源的光的第二位置和輸出第一、第二、和第三色的光的輸出孔。
16.如權(quán)利要求15所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)，其中所述光源包括由發(fā)光二極管和激光二極管組成的組中的至少一個(gè)。
17.如權(quán)利要求15所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)，其中所述成像裝置包括由數(shù)字微鏡裝置、液晶硅基裝置和液晶顯示器組成的組中的一個(gè)。
18.如權(quán)利要求15所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括接收來(lái)自所述成像裝置的圖像承載光并投影圖像的投影透鏡。
19.如權(quán)利要求15所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制器，其適于接收來(lái)自數(shù)據(jù)源的彩色圖像數(shù)據(jù)，并基于所述彩色圖像數(shù)據(jù)向所述成像裝置發(fā)送控制信號(hào)；以及所述成像裝置接收所述控制信號(hào)，并至少部分地基于所述控制信號(hào)將所述光調(diào)制成圖像承載光。
20.如權(quán)利要求19所述的通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)源包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、機(jī)頂盒和集成電視調(diào)諧器中的一個(gè)。
專利摘要本實(shí)用新型包括通過(guò)公共合成通道合成多個(gè)有色光源的光路的系統(tǒng)和裝置，其屬于投影系統(tǒng)領(lǐng)域。一些實(shí)施例可以包括一個(gè)照明裝置，它具有多個(gè)第一光源，以發(fā)射第一色的光；第二光源，以發(fā)射第二色的光；光學(xué)部件，以接收來(lái)自多個(gè)第一光源的光并向合成通道透射所述光，所述合成通道具有第一表面，其在第一位置接收來(lái)自第二光源的光；輸入孔，其在鄰接第一表面的第二表面上接收來(lái)自光學(xué)部件的光；以及輸出孔，其輸出第一和第二色的光。在一些實(shí)施例中，可以包括與成像裝置一起使用的這樣一種照明裝置，其中成像裝置用于調(diào)制由照明裝置提供的光。
文檔編號(hào)G02B27/10GK2929756SQ20052001188
公開(kāi)日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者M·D·彼得森, T·S·恩格爾, J·A·戈曼 申請(qǐng)人:因佛卡斯公司