專(zhuān)利名稱(chēng)：具有偏振恢復(fù)和合成的多燈照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種與微顯示器一起使用的光投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的光投影系統(tǒng)中，典型地，存在最佳亮度與燈壽命之間的折衷。解決該問(wèn)題的一個(gè)方法是提供具有兩個(gè)燈的系統(tǒng)。然而，當(dāng)這樣的系統(tǒng)適于與微顯示器一起使用時(shí)，沒(méi)有適合的裝置用于均勻照明和偏振恢復(fù)。這些系統(tǒng)也局限于兩個(gè)燈，并需要兩個(gè)中繼透鏡，增加了成本和空間需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供了一種照明系統(tǒng)，用于組合兩個(gè)或多個(gè)燈源。照明系統(tǒng)包括照射隨機(jī)偏振光的多個(gè)光源、以及光管系統(tǒng)，光管系統(tǒng)組合來(lái)自光源的光，并且提供高亮度的均勻照明。所述光管系統(tǒng)包括與多個(gè)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)采集光管。每一個(gè)采集光管具有朝向各個(gè)光源的入口端。采集光管橫向偏移，并且在各自的入口端重疊。組合光管與采集光管垂直。偏振光束分離器和反射鏡實(shí)質(zhì)上與入口端相對(duì)地順次排列每一個(gè)采集光管中，分別向上引導(dǎo)第一偏振光和第二偏振光至組合光管。組合光管在每一個(gè)采集光管的偏振光束分離器和反射鏡之上具有入口端，來(lái)采集和組合來(lái)自每一個(gè)偏振光束分離器和反射鏡的光。


將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的照明系統(tǒng)的透視圖；以及圖2A-2C分別示出了圖1中示出的照明系統(tǒng)的相對(duì)的側(cè)視圖和頂視圖。
具體實(shí)施例方式
在需要非常高亮度的應(yīng)用中，例如數(shù)字電影院中，會(huì)期望在照明系統(tǒng)中使用多于一個(gè)的燈，用于顯著地增強(qiáng)光吞吐量。該公開(kāi)描述了這樣的結(jié)構(gòu)，具有為發(fā)送高亮度均勻照明而恢復(fù)偏振并集合光束的優(yōu)點(diǎn)。然而，為了低成本并使系統(tǒng)更加緊湊，該系統(tǒng)需要減少的透鏡數(shù)。
圖1-2C示出了雙燈系統(tǒng)1，然而下列討論還可以應(yīng)用于四燈系統(tǒng)。在雙燈方案中，將燃燒器設(shè)置在光采集器/光反射器9、10中，用于兩個(gè)相對(duì)定向的燈13、14中的每一個(gè)，其中，光管系統(tǒng)15位于燈13、14之間。橢圓的反射器非常適合作為采集器，但是采集裝置可以不同。存在采集光管11、12，在光聚焦的每一個(gè)光采集器9、10的第二焦點(diǎn)處具有入口端11a、12a。如圖2C所示，第二燈14和光管11從第一燈13和光管12處橫向偏離了光管的寬度。相對(duì)于入口端11a、12a，每一個(gè)光管具有底端(terminal end)11b、12b，底端11b、12b沿采集光管11、12的軸向方向重疊。
采集器/反射器9將來(lái)自每一個(gè)燃燒器的隨機(jī)偏振光1、5在入口端11a、12a處注入相應(yīng)的光管11、12。如圖2A-2B所示，隨機(jī)偏振光1、5通過(guò)反射在第一和第二采集光管11、12內(nèi)部混合。由于存在垂直于采集光管11、12延伸的組合光管16，并且組合來(lái)自第一和第二采集光管11、12的光，所以第一和第二采集光管11、12不需要非常長(zhǎng)。在每一個(gè)采集光管11、12中接近與入口11a、12a相對(duì)的端，具有45度偏振光束分離器(PBS)20、21，向上反射s偏振光2、6，并讓p偏振光3、7通過(guò)。然后，通過(guò)與PBS 20、21相鄰設(shè)置的反射鏡22、23來(lái)向上反射p偏振光3、7，并通過(guò)位于反射鏡上方并與反射光路徑垂直的半波板(HWP)26、27，將p偏振光3、7轉(zhuǎn)換為s偏振光4、8。因此，光管系統(tǒng)15在組合來(lái)自?xún)蔁?3、14的光的同時(shí)，恢復(fù)了相反的偏振光(即，p偏振光3、7)。
如圖2A-2C所示，PBS的20、21和反射鏡22、23/HWP的26、27形成四個(gè)矩形區(qū)域，用于向上照射s偏振光至組合光管16。組合光管16具有入口端16a，位于四個(gè)矩形區(qū)域之上，以便實(shí)質(zhì)上引導(dǎo)所有光向上進(jìn)入組合光管16。組合光管16通過(guò)反射來(lái)組合光，以在輸出處得到空間和光譜上的均勻照明。然后，來(lái)自組合光管16的輸出會(huì)在具有中繼鏡(未示出)的一個(gè)或多個(gè)微顯示器(未示出)上形成圖像。因此，兩燈13、14只需要一個(gè)中繼鏡，并不需要兩個(gè)獨(dú)立的中繼鏡。
如果要被照明的系統(tǒng)是“二包含一(one in two)”的成像器系統(tǒng)，則不需要偏振恢復(fù)，以及向上翻折的(upwards folding)系統(tǒng)能夠只由45度的反射鏡組成，而不是PBS和反射鏡的組合。采集光管11、12的橫截面是矩形，選擇維數(shù)以具有這樣的縱橫比，即，使組合光管16的最終橫截面具有成像器的縱橫比。通常，組合光管16將具有4/3或16/9的縱橫比。
圖1所描述的系統(tǒng)執(zhí)行三個(gè)功能以獲得高亮光輸出(1)將圓形光束轉(zhuǎn)換為矩形均勻光束，更加適于照明微顯示器，(2)恢復(fù)如果照明用于基于液晶的設(shè)備則通常會(huì)丟失的、光的一個(gè)偏振，以及(3)組合來(lái)自?xún)蓚€(gè)或多個(gè)燈的光。
權(quán)利要求
1.一種用于照明系統(tǒng)的光管系統(tǒng)，所述光管系統(tǒng)包括至少一對(duì)采集光管，具有相對(duì)定向的入口端，并且底端重疊；偏振光束分離器，接近于每一個(gè)采集光管的底端，通過(guò)第一矩形區(qū)域沿與所述采集光管垂直的方向引導(dǎo)優(yōu)選偏振光；反射鏡，與每一個(gè)采集光管中的所述偏振光束分離器相鄰，通過(guò)第二矩形區(qū)域，將穿過(guò)所述偏振光束分離器的光沿與所述采集光管垂直的方向反射；所述采集光管對(duì)橫向偏移，使得所述光管對(duì)中的一個(gè)光管的所述第一和第二矩形區(qū)域分別與所述光管對(duì)中的另一個(gè)光管的所述第二和第一矩形區(qū)域相鄰；以及組合光管，與所述采集光管垂直，并在所述矩形區(qū)域之上具有入口端。
2.如權(quán)利要求1所述的光管系統(tǒng)，還包括與每一個(gè)反射鏡相鄰的半波板，用于將穿過(guò)所述相鄰偏振光束分離器的光轉(zhuǎn)換為相反的偏振光，使得每一個(gè)矩形區(qū)域照射相同的偏振光。
3.如權(quán)利要求1所述的光管系統(tǒng)，其中，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成具有縱橫比4/3的較大矩形區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的光管系統(tǒng)，其中，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成具有縱橫比16/9的較大矩形區(qū)域。
5.一種照明系統(tǒng)，包括多個(gè)光源，用于照射隨機(jī)偏振光；與所述多個(gè)光源相對(duì)應(yīng)的多個(gè)采集光管；每一個(gè)采集光管具有朝向各個(gè)光源設(shè)置的入口端；所述采集光管橫向偏移，并且在所述采集光管各自的入口端的相反處重疊；組合光管，與所述采集光管垂直；偏振光束分離器和反射鏡，實(shí)質(zhì)上與入口端相對(duì)地順次排列在每一個(gè)采集光管內(nèi)，分別將第一偏振光和第二偏振光向上引導(dǎo)至所述組合光管；所述組合光管在每一個(gè)采集光管的所述光束分離器和反射鏡之上具有入口端，以采集和組合來(lái)自每一個(gè)偏振光束分離器和反射鏡的光。
6.如權(quán)利要求5所述的照明系統(tǒng)，其中，每一個(gè)光源具有將光聚焦在第二焦點(diǎn)上的采集器，以及每一個(gè)采集光管的入口端位于對(duì)應(yīng)采集器的所述第二焦點(diǎn)上。
7.如權(quán)利要求5所述的照明系統(tǒng)，其中，所述偏振光束分離器和反射鏡形成四個(gè)矩形區(qū)域，將光向所述組合光管照射，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成與所述組合光管的入口端對(duì)應(yīng)的較大矩形區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的光管系統(tǒng)，其中，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成具有縱橫比4/3的較大矩形區(qū)域。
9.如權(quán)利要求7所述的光管系統(tǒng)，其中，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成具有縱橫比16/9的較大矩形區(qū)域。
10.如權(quán)利要求5所述的光管系統(tǒng)，還包括與每一個(gè)反射鏡相鄰的半波板，用于將穿過(guò)所述相鄰偏振光束分離器的光轉(zhuǎn)換為相反的偏振光，使得每一個(gè)矩形區(qū)域照射相同的偏振光。
11.一種照明系統(tǒng)，包括多個(gè)光源，用于照射隨機(jī)偏振光；多個(gè)采集光管，與所述多個(gè)光源對(duì)應(yīng)；每一個(gè)采集光管具有朝向各個(gè)光源設(shè)置的入口端；組合光管，與所述采集光管垂直；偏振光束分離器，實(shí)質(zhì)上與入口端相對(duì)地排列在每一個(gè)采集光管內(nèi)，將第一偏振光向上引導(dǎo)至所述組合光管；以及反射鏡，與所述偏振光束分離器相鄰的設(shè)置在每一個(gè)采集光管內(nèi)，用于將穿過(guò)所述偏振光束分離器的光反射至組合光管。
12.如權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中，每一個(gè)光源包括在第二焦點(diǎn)處引導(dǎo)光的采集器，并且所述每一個(gè)采集光管的所述入口端位于對(duì)應(yīng)光源的所述采集器的所述第二焦點(diǎn)處。
13.如權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中，所述偏振光束分離器和反射鏡形成四個(gè)矩形區(qū)域，用于向所述組合光管照射光，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成與所述組合光管的入口端相對(duì)應(yīng)的較大矩形區(qū)域。
14.如權(quán)利要求13所述的光管系統(tǒng)，其中，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成具有縱橫比4/3的較大矩形區(qū)域。
15.如權(quán)利要求13所述的光管系統(tǒng)，其中，所述矩形區(qū)域進(jìn)行組合，以形成具有縱橫比16/9的較大矩形區(qū)域。
16.如權(quán)利要求11所述的光管系統(tǒng)，還包括與每一個(gè)反射鏡相鄰的半波板，用于將穿過(guò)所述相鄰偏振光束分離器的光轉(zhuǎn)換為相反的偏振光，使得每一個(gè)矩形區(qū)域照射相同的偏振光。
全文摘要
提供了一種照明系統(tǒng)，用于組合兩個(gè)或多個(gè)光源(13、14)。多個(gè)光源照射隨機(jī)偏振光(1、5)。多個(gè)采集光管(11、12)與多個(gè)光源對(duì)應(yīng)。每一個(gè)采集光管具有朝向各自光源設(shè)置的入口端(11a、12a)。采集光管橫向偏移，并且在各自入口端的相反處重疊。組合光管(16)與采集光管垂直設(shè)置。偏振光束分離器(20、21)和反射鏡(22、23)順次地排列在每一個(gè)采集光管中實(shí)質(zhì)上與入口端相反的位置，用于分別將第一偏振光(2、6)和第二偏振光(4、8)向上引導(dǎo)至組合光管。組合光管在每一個(gè)采集光管的偏振光束分離器和反射鏡之上具有入口端(16a)，以采集和組合來(lái)自每一個(gè)偏振光束分離器和反射鏡的光。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1934473SQ200580007353
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者瓦爾特·德拉日奇 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司