專利名稱：用于多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的混光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明領(lǐng)域本實(shí)用新型申請(qǐng)涉及用于多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的混光器。
背景技術(shù)：
數(shù)碼投影技術(shù)是國(guó)際上自20世紀(jì)末起逐步風(fēng)行于動(dòng)態(tài)影像顯示領(lǐng)域的高端技術(shù)。數(shù)碼投影設(shè)備有多種類型，包括數(shù)碼正面投影機(jī)、數(shù)碼背面投影機(jī)、家庭影院、數(shù)碼彩色照片擴(kuò)印機(jī)等等。數(shù)碼投影設(shè)備的核心是用于將圖像投影到屏幕上的光學(xué)引擎。
按照顯像芯片的類型，可將光學(xué)引擎分為液晶顯示(LCD)型、硅基液晶(LCoS)型、數(shù)碼光處理器(DLP)型；而按照芯片的數(shù)量，又可將光學(xué)引擎分為單片、三片結(jié)構(gòu)。一般，光學(xué)引擎包括光源部分、照明光線處理部分、數(shù)碼顯像器件和投影物鏡。
目前，光源部分大多采用單個(gè)白光發(fā)光體(例如，單個(gè)帶反光碗的鹵素?zé)?。白光光源發(fā)出的白光在照明光線處理部分中分解成R、G、B三種單色偏振光。一般而言，采用這種方式存在下述缺點(diǎn)1)對(duì)將白光分解成紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種單色偏振光的偏振光束分裂器的制造工藝要求很高，因而價(jià)格也較貴，且生成的R、G、B三種單色偏振光的色純度不高；2)雖然白光光源對(duì)R、G、B波段范圍的能量分布是均勻的，但光學(xué)引擎對(duì)不同光譜光線的透過(guò)率不同，因而造成影像的色還原不良；3)需要采用光線截止器截留白光中含有的紅外(IR)光線和紫外(UV)光線，以防止它們進(jìn)入后部光學(xué)系統(tǒng)，否則，IR光線引起發(fā)熱，而UV光線使系統(tǒng)中的塑料制件加速老化；4)在經(jīng)過(guò)向R、G、B三種顏色的分解過(guò)程以及IR、UV截止及中，白光的光能損耗很大；
5)采用鹵素?zé)舻陌坠夤庠礈囟冗^(guò)高，若提高輸入功率則將同時(shí)提高燈泡溫度，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)工作及燈泡壽命帶來(lái)負(fù)面影響，此外，鹵素?zé)舻膲勖潭鴥r(jià)格高。
在申請(qǐng)日為2004年5月31日，申請(qǐng)?zhí)枮?00420023210.4的實(shí)用新型中，本實(shí)用新型的發(fā)明人提出了一種多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎來(lái)解決上述問(wèn)題，其光源部分包括多個(gè)相異的光源。多個(gè)相異的光源可以是一個(gè)或多個(gè)白光光源和一個(gè)或多個(gè)單色偏振光光源，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上單色偏振光光源。每個(gè)單色光源可以包括M個(gè)陣列，每個(gè)陣列可以包括N個(gè)發(fā)光體，其中M≥1，N≥1。單色光可由發(fā)光二極管或二極管激光器提供。在單色偏振光光源中設(shè)置透鏡組和起偏器。照明光線處理部分的結(jié)構(gòu)要根據(jù)光源部分的結(jié)構(gòu)作相應(yīng)的變更，設(shè)置不同個(gè)數(shù)的偏振光束分裂器、反光鏡和光線截止器。
為了使投射在多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎中的數(shù)碼顯像器件上的光強(qiáng)更加均勻，從而提升圖像的還原性能，可以使用本實(shí)用新型的用于多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的混光器。
發(fā)明概述本實(shí)用新型給出一種用于多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的混光器，它是一個(gè)空心腔體，設(shè)有入射孔和出射孔，并且在腔體的光滑的內(nèi)壁上鍍有高反射膜?？招那惑w的形狀可以是長(zhǎng)方體、圓柱體、棱柱、多面體(N面，N＞3)、球體、旋轉(zhuǎn)橢球體、等等。制作腔體的材料可以是玻璃、塑料、等等。


圖1示出一種多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的略圖；圖2是本實(shí)用新型的混光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是使用本實(shí)用新型的混光器的第一實(shí)施例的略圖；以及圖4是使用本實(shí)用新型的混光器的第二實(shí)施例的略圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出一種多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的略圖。它可用于數(shù)碼背面投影。它采用由R、G、B三個(gè)單色偏振光源18A-18C構(gòu)成的光源組8來(lái)提供R、G、B三種單色偏振光。每個(gè)單色偏振光源包括單色光源10、透鏡組12和起偏器13。在照明光線處理部分9中，設(shè)有2個(gè)偏振光束分裂器16C和16D、使三種單色偏振光光束循環(huán)出射的旋轉(zhuǎn)色輪14以及改變光束方向的棱鏡組15。標(biāo)號(hào)4是數(shù)碼顯像器件。由投影透鏡5出射的光線經(jīng)反射鏡20反射后射向屏幕6。
圖2是本實(shí)用新型的混光器的結(jié)構(gòu)示意圖。用于提高光學(xué)引擎出射光束光強(qiáng)均勻度的混光器21是一個(gè)空心腔體，設(shè)有入射孔22和出射孔23，在腔體的光滑的內(nèi)壁24上鍍有高反射膜，以盡可能減少因光線反射而引起的光損耗。空心腔體的形狀可以是長(zhǎng)方體、圓柱體、棱柱、多面體(N面，N＞3)、球體、旋轉(zhuǎn)橢球體、等等。制作腔體的材料可以是玻璃、塑料、等等。光強(qiáng)不太均勻的光線以入射角θ進(jìn)入混光器21的入射孔22，而光強(qiáng)較為均勻的光線以出射角θ’從出射孔23離開(kāi)混光器21。
混光器的入射角θ、出射角θ’以及入射孔、出射孔的大小與以下因素有關(guān)1)混光器外部形狀、大??；2)混光器內(nèi)壁表面形態(tài)，及其內(nèi)壁所鍍材料的反射率；3)入射光束孔徑及發(fā)散角的大??；4)光學(xué)引擎所要求光束光強(qiáng)的均勻度及光強(qiáng)大小。
若腔體為長(zhǎng)方體，則可以用下述的方法來(lái)粗略估算混光器的入射角θ、出射角θ’以及入射孔、出射孔的大小。為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把空心腔體簡(jiǎn)化為間距為H的平行平板，則入射角θ與出射角θ’相等，入射孔與出射孔的孔徑都相當(dāng)于平行平板的間距H，并且θ、H與光束直徑d之間有下述關(guān)系cosθ＝d/H(1)當(dāng)θ＞0時(shí)，cosθ＜1，而H＞d，即入射孔徑應(yīng)大于光束直徑，否則，將有一部分光束不能進(jìn)入入射孔。
另一方面，如果平行平板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)(它相當(dāng)于混光器的長(zhǎng)度)，光束在平行平板之間反射的次數(shù)為N，則有sinθ＝Nd/L (2)這里，為了使入射光線與出射光線之間成銳角，N應(yīng)為偶數(shù)，即N＝2，4，...。為了達(dá)到一定的混光效果，光束在混光器內(nèi)須反射一定的次數(shù)，即我們可根據(jù)要求選定N的值，N值越大，則混光效果越佳。如果再預(yù)先確定混光器的長(zhǎng)度L并且已知光學(xué)引擎所要求的光束直徑d，則可從上式確定入射角θ。一旦確定了入射角θ的值，即可由式(1)求得H，即入射孔徑。一般而言，增大孔徑可提高光效，但混光效果降低；縮小孔徑可提高混光效果，但光效降低。
上面所述的只是一種粗略估算混光器參數(shù)的方法。為了獲得較佳的混光效果，應(yīng)通過(guò)具體實(shí)踐對(duì)得到的參數(shù)作出修正。
若內(nèi)腔為圓柱體、棱柱、多面體、球體、旋轉(zhuǎn)橢球體等形狀時(shí)，則可由經(jīng)驗(yàn)或具體試驗(yàn)得出混光器的入射角θ、出射角θ’以及入射孔、出射孔的大小。
第一實(shí)施例圖3示出使用本實(shí)用新型的混光器的第一實(shí)施例的略圖。R、G、B三種單色光經(jīng)改變光束方向的棱鏡26射至使光束準(zhǔn)直的透鏡組25，然后通過(guò)混光器21射至改變光束方向的棱鏡組15。標(biāo)號(hào)4是數(shù)碼顯像器件。由投影透鏡5出射的光線經(jīng)反射鏡20反射后射向屏幕6。
第二實(shí)施例圖4示出使用本實(shí)用新型的混光器的第二實(shí)施例的略圖。標(biāo)號(hào)27是X型濾色片組，它由鍍有半透射半反射膜的光學(xué)玻璃構(gòu)成，其作用與第一實(shí)施例中的棱鏡26相同。R、G、B三種單色光經(jīng)X型濾色片組27射至使光束準(zhǔn)直的透鏡組25，然后通過(guò)混光器21射至改變光束方向的棱鏡組15。標(biāo)號(hào)4是數(shù)碼顯像器件。由投影透鏡5出射的光線經(jīng)反射鏡20反射后射向屏幕6。
雖然上面詳細(xì)描述了兩個(gè)實(shí)施例，但它們是例示性的而不是限定性的。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行種種的修改和變更而不偏離本的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種用于多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的混光器，其特征在于，它是一個(gè)空心腔體，設(shè)有入射孔和出射孔，并在所述腔體的光滑的內(nèi)壁上鍍有高反射膜。
2.如權(quán)利要求1所述的混光器，其特征在于，所述空心腔體的形狀可以是長(zhǎng)方體、圓柱體、棱柱、多面體，有N面，N＞3、球體、旋轉(zhuǎn)橢球體。
3.如權(quán)利要求1所述的混光器，其特征在于，所述空心腔體的材料可以是玻璃、塑料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于多光源系統(tǒng)光學(xué)引擎的混光器，它是空心腔體，用玻璃或塑料等材料制成，設(shè)有入射孔和出射孔，并在腔體的光滑的內(nèi)壁上鍍有高反射膜。混光器的作用是使投射在數(shù)碼顯像器件上的光強(qiáng)更加均勻，從而提升在屏幕上顯示的圖像的還原性能。
文檔編號(hào)G02B27/18GK2924567SQ20052004721
公開(kāi)日2007年7月18日 申請(qǐng)日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者周羲君 申請(qǐng)人:周羲君