專利名稱：光學(xué)裝置及包括該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置以及包括該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)。更具體地講，本發(fā)明涉及一種使用發(fā)光二極管的光學(xué)裝置以及一種包括該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，投影系統(tǒng)將顯示裝置產(chǎn)生的圖像放大并投影到屏幕上，然后提供大尺寸的圖像。在這種投影系統(tǒng)中，圖像由光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生，所述光學(xué)系統(tǒng)包括光源，用于發(fā)光；照明系統(tǒng)(illuminating system)，用于聚集從光源發(fā)出的光；顯示裝置，通過從照明系統(tǒng)提供的光產(chǎn)生圖像；投影透鏡系統(tǒng)，將由顯示裝置產(chǎn)生的光投影到屏幕上。
通常，照明系統(tǒng)包括準(zhǔn)直儀，用于使由RGB光源提供的每種光平行；多個(gè)濾光器，用于過濾每種光，從而形成過濾的光；光通道裝置。由于許多大的組件安裝在照明系統(tǒng)中，所以使照明系統(tǒng)變得沉重。因此，整個(gè)投影透鏡系統(tǒng)的制造成本增加。所以需要努力裝配和制造小的投影系統(tǒng)。
此外，在裝配與各個(gè)RGB光源對(duì)應(yīng)的透鏡、鏡子和濾光器的同時(shí)可能產(chǎn)生誤差。因此，難以更換照明系統(tǒng)。
因此，需要這樣一種改善的光學(xué)裝置，在使其尺寸小型化的同時(shí)提高其光效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光效率提高了的小型光學(xué)裝置及具有該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種制造成本降低了的光學(xué)裝置及具有該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)。
通過提供一種光學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明示例性實(shí)施例的上述和/或其它方面，所述光學(xué)裝置包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合單元，形成在所述光源單元上，包括用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分；支撐件，用于支撐所述光混合單元使其與所述光源單元隔開。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光引導(dǎo)部分與所述光混合部分形成為單一體。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光引導(dǎo)部分包括與每個(gè)光源對(duì)應(yīng)的多個(gè)入射表面。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光引導(dǎo)部分包括形成有孔的入射表面。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光引導(dǎo)部分具有錐體形形狀。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光引導(dǎo)部分形成為截去頂端的圓錐體和截去頂端的多變形錐體中的一種。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在所述光引導(dǎo)部分的入射表面上形成具有圓錐體和多邊形錐體中的一種的凹入部分。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光混合部分包括柱體、多邊形柱體、截去頂端的圓錐體和截去頂端的多邊形錐體中的一種。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光混合部分包括空氣層。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光混合部分還包括反射光的鏡子。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光混合部分包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光源單元包括紅光源、藍(lán)光源和綠光源。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光源基本按照?qǐng)A形或者多邊形形狀排列。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光源按照矩形形狀排列，并且所述綠光源的數(shù)量與所述藍(lán)光源或紅光源的數(shù)量的兩倍一樣多。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光源包括發(fā)光二極管和激光二極管中的一種。
通過提供一種光學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其它方面，所述光學(xué)裝置包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合部分，形成在所述光源單元上，形成為截去頂端的圓錐體和截去頂端的多邊形錐體中的一種，并形成有具有圓錐體和多邊形錐體中的一種的凹入部分，所述凹入部分形成在所述光混合部分的入射表面上；支撐件，用于支撐所述光混合部分使其與所述光源單元隔開。
通過提供一種光學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其它方面，所述光學(xué)裝置包括光通道部分，形狀像管，并包括入射表面和發(fā)射表面；光源單元，包括與所述入射表面接觸地形成的多個(gè)光源。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光通道部分的內(nèi)壁表面包括鏡子。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光源基本按照?qǐng)A形或者多邊形形狀排列。
通過提供一種包括照明系統(tǒng)的投影系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其它方面，所述照明系統(tǒng)包括光源；顯示裝置，接收來(lái)自所述照明系統(tǒng)的光，并產(chǎn)生圖像；投影透鏡系統(tǒng)，放大并投影由所述顯示裝置產(chǎn)生的圖像；屏幕，顯示所述投影的圖像。所述照明系統(tǒng)包括光學(xué)裝置，所述光學(xué)裝置包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合單元，形成在所述光源單元上，包括用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分；支撐件，用于支撐所述光混合單元使其與所述光源單元隔開。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述顯示裝置包括DMD、LCOS裝置和LCD裝置中的一種。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述投影系統(tǒng)還包括光方向控制器，所述光方向控制器用于將從所述光學(xué)裝置發(fā)出的光引導(dǎo)到所述顯示裝置，并將由所述顯示裝置產(chǎn)生的圖像傳到所述投影透鏡系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述顯示裝置為DMD，所述光方向控制器包括全反射棱鏡、物鏡和鏡子中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述顯示裝置包括LCD裝置和LCOS裝置中的一種，所述光方向控制器包括偏振分光器。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述光方向控制器還包括設(shè)置在所述顯示裝置和所述光學(xué)裝置之間的準(zhǔn)直儀。
應(yīng)該理解上述整體描述和下面的詳細(xì)描述均是示例性和說明性的，旨在進(jìn)一步提供對(duì)本發(fā)明的解釋。
通過下面結(jié)合附圖公開本發(fā)明示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和顯著的特點(diǎn)將會(huì)變得清楚。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚和更易于理解，其中圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的光源單元的透視圖；圖1B是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的光混合單元的透視圖；圖1C是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的示意圖；圖6是包括根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)的示意圖；圖7是包括根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的另一投影系統(tǒng)的示意圖；圖8是包括根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的另一投影系統(tǒng)的示意圖；圖9A是根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的光源單元的透視圖；圖9B是根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的光混合單元的透視圖；圖9C是根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的示意圖；圖10是包括根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)的示意圖。
整個(gè)附圖中，相同的標(biāo)號(hào)應(yīng)該理解為指示相同的部件、組件和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，其示例表示在附圖中。下面通過參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行描述以解釋本發(fā)明。
參照?qǐng)D1A至圖1C描述根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置。圖1A示出了光源單元10。圖1B示出了光混合單元20。圖1C是光學(xué)裝置100的截面圖。
如圖所示，根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置100包括光源單元10、光混合單元20和支撐上述元件的支撐件30。由于與用在投影系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)一樣，光學(xué)裝置100可被用在各種光學(xué)系統(tǒng)中，用于混合和聚集具有不同顏色的光，所以光學(xué)裝置100不限于上述功能。
光源單元10包括多個(gè)光源1、2、3和5以及光源電路板7，其中，安裝有光源5，所述光源5將具有不同顏色的光提供給光混合單元20。
光源5包括發(fā)出藍(lán)光的藍(lán)光源1、發(fā)出綠光的綠光源2和發(fā)出紅光的紅光源3。光源5按照矩形形狀布置。根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的光源10包括與藍(lán)光源1或者紅光源3的兩倍一樣多的綠光源2。由于綠光源2的亮度低，所以光源單元10包括與一個(gè)藍(lán)光源1和一個(gè)紅光源3對(duì)應(yīng)的兩個(gè)綠光源2。每個(gè)光源5的數(shù)量以及各個(gè)光源1、2和3之間的比率可變化。光源5可包括發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)中的一種。
此外，光源單元10中包括的光源5的排列可根據(jù)光的量和光的特征變化，而不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，光源5可按照多邊形形狀排列，而不按照?qǐng)A形形狀或者矩形形狀排列。
此外，根據(jù)使用光學(xué)裝置100的光學(xué)系統(tǒng)，從光源5發(fā)出的光的顏色可以變化，發(fā)出青色光、品紅色光和黃色光的光源或者白光源可用在光學(xué)系統(tǒng)中。
光源電路板7向光源5提供預(yù)定電源，并包括驅(qū)動(dòng)器，在驅(qū)動(dòng)器中形成控制光源5的電路。
圖1B中示出的光混合單元20設(shè)置在光源單元10的上部，如圖1C所示，所述光混合單元20用于聚集并混合從光源單元10產(chǎn)生的光。光混合單元20包括光引導(dǎo)部分21，與各個(gè)光源1、2和3對(duì)應(yīng)；光混合部分23，用于混合被引導(dǎo)的光。光引導(dǎo)部分21和光混合部分23結(jié)合為一體，并最好包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymetamethylacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(PC)或者其它合適的材料。
光引導(dǎo)部分21具有與各個(gè)光源1、2和3對(duì)應(yīng)的多個(gè)入射表面21a至21d。多個(gè)光引導(dǎo)部分21被設(shè)置成分別引導(dǎo)具有不同顏色的光。多個(gè)光引導(dǎo)部分21與光混合部分23形成單一體。因?yàn)槊總€(gè)光通過具有較大表面面積的光引導(dǎo)部分21，所以將用于各個(gè)光源1、2和3的光引導(dǎo)部分21分開增加了獲得光全部反射可能性。因此，提高了光效率。各個(gè)光引導(dǎo)部分21和整個(gè)光引導(dǎo)部分21呈其截面向著光的前進(jìn)方向增加的錐體形形狀。所述錐體形形狀與截去頂端的四棱錐相似。
為了便于光的聚集，光引導(dǎo)部分21的入射表面21a至21d最好具有與各個(gè)光源1、2和3的排列對(duì)應(yīng)的形狀。因此，根據(jù)第一示例性實(shí)施例的入射表面21a至21d具有與具有四邊形形狀的光源5對(duì)應(yīng)的四邊形形狀。
與光引導(dǎo)部分21結(jié)合為單一體的光混合部分23混合具有不同顏色的被引導(dǎo)的光。根據(jù)示例性實(shí)施例的光混合部分23具有四方柱體形狀，但不限于此?？蛇x地，光混合部分23可具有包括基本上呈圓柱體形狀的各種形狀。此外，光混合部分23可具有其水平截面向著光的發(fā)射方向增大的錐體形形狀。根據(jù)所需的光的量和光的混合程度，光混合部分23的長(zhǎng)度可被變化地修改。
圖1C是光學(xué)裝置100的示意圖。支撐件30支撐光源單元10(圖1A)和光混合單元20。如圖1C所示，光混合部分23(圖1B)的側(cè)部A不接觸支撐件30。光混合單元20與光源單元10隔開預(yù)定間隔B。支撐件30支撐光混合單元20使其與光源單元10隔開預(yù)定間隔，并局部地接觸光混合單元20。光混合單元20可通過在支撐件30上形成的凹槽或者導(dǎo)向件被支撐和連接。
進(jìn)入光混合單元20的光在光混合單元20的側(cè)部被重復(fù)地反射，然后被發(fā)射到光混合單元20的上部。由于光被衍射到光混合單元20的外部，所以光效率降低。因此，與光混合單元20接觸的A部分由稀疏物質(zhì)，例如空氣層構(gòu)成，使得光不折射而基本全部反射。因此，為了與光混合單元20連接，支撐件30與光混合單元20的上邊緣接觸，并與其側(cè)部隔開。
此外，光源5不與光混合單元20接觸并互相隔開，以基本防止從光源5產(chǎn)生的熱傳到光混合單元20。當(dāng)兩個(gè)單元10和20互相接觸時(shí)，因?yàn)楣庠?的熱膨脹系數(shù)與光混合單元20的熱膨脹系數(shù)不同，所以可在兩個(gè)單元10和20之間產(chǎn)生氣泡，或者可使光源5損壞。因此，支撐件30支撐光混合單元20使其與光源5分離。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置200的示意圖。如圖2所示，除光混合部分24之外，根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置200包括與根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置100相同的元件。因此，省略了對(duì)相似元件的解釋。
光混合部分24包括包含空氣層24a的光通道。鏡子24b形成在光通道的側(cè)部上。從光引導(dǎo)部分21進(jìn)入的光在空氣層24a處被混合。此外，在側(cè)部前進(jìn)的光被鏡子24b反射，然后被引導(dǎo)到上部。根據(jù)第二示例性實(shí)施例的光混合部分24通過使用來(lái)自鏡子24b的前反射均勻地聚集光。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置300的示意圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置300包括光混合單元40，具有截去頂端的圓錐體形狀；光源55，基本按照?qǐng)A形形狀排列。
光源單元50包括光源55，基本呈圓環(huán)形形狀，紅光源51、綠光源52和藍(lán)光源53基本按照相同的尺寸分布在所述光源55中；光源電路板57，所述光源55安裝在其中?？蛇x地，光源55的排列可以改變。
光混合單元40具有錐體的頂端被截去的形狀。光混合單元40包括光引導(dǎo)部分41，凹入部分41a形成在光引導(dǎo)部分41中；光混合部分43，與光引導(dǎo)部分41形成為單一體，并具有其橫截面向著上部增大的錐體形形狀。光引導(dǎo)部分41具有入射表面，通過凹入部分41a在入射表面上形成孔。此外，孔基本上與沒有形成光源55的部分對(duì)應(yīng)。
根據(jù)第三示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置300與根據(jù)第一示例性實(shí)施例的光源裝置100之間的差別在于光引導(dǎo)部分41是否根據(jù)各個(gè)光源分開。在根據(jù)第三示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置300中，由于凹入部分41a的存在，所以每種顏色的光在光引導(dǎo)部分41的中部被引導(dǎo)。然而，在相鄰的光源51和52、52和53以及53和51之間，光引導(dǎo)部分41沒有分開。
光混合部分43的截面基本上呈圓形?？蛇x地，光混合部分43的截面可以是多邊形，例如四邊形。光混合部分43可包括與第二示例性實(shí)施例類似的空氣層。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置400的示意圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置400包括光源單元70，具有按照六邊形形狀排列的光源75；光混合單元60，具有六棱柱體形形狀。
光源75排列在光源電路板77上，以具有六邊形形狀，呈梯形形狀的紅光源、綠光源和藍(lán)光源相鄰地排列在所述光源電路板77中。光源75沒有排列在六邊形的中部，使得所述中部與在光引導(dǎo)部分61的入射表面上形成的孔對(duì)應(yīng)。
光引導(dǎo)部分61具有截去頂端的六棱錐體形狀，凹入部分61a形成在所述光引導(dǎo)部分61的中部，與第三示例性實(shí)施例的光引導(dǎo)部分41類似。此外，光引導(dǎo)部分61相對(duì)于每個(gè)光源75各自沒有分開。
光引導(dǎo)部分的截面與光源的排列對(duì)應(yīng)。
光混合部分63的內(nèi)部包括與第二示例性實(shí)施例的光混合部分24類似的空氣層，在第二示例性實(shí)施例的光混合部分，鏡子形成在內(nèi)側(cè)部，用于反射光。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置500的示意圖。根據(jù)第五示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置500包括光通道部分80，形狀像管，并具有光入射表面81和光發(fā)射表面85；光源單元70，具有多個(gè)光源，并與光入射表面81接觸地形成。
光通道部分80具有基本中空的管形，鏡子形成在其內(nèi)側(cè)部上。因此，鏡子將進(jìn)入光通道部分80中的光反射，然而將反射后的光混合。光通道部分80可具有有角的柱體形狀，可選地，可具有四方柱體形狀。此外，光源可具有各種排列，例如圓形、六邊形、九邊形、梯形、矩形等形狀。
圖6是包括根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)的示意圖。如圖6所示，投影系統(tǒng)包括光學(xué)裝置200、作為顯示裝置的數(shù)字微鏡裝置(DMD)600、光方向控制器900、投影透鏡系統(tǒng)700和屏幕800。
光學(xué)裝置200已在第二示例性實(shí)施例中示出了，因此省略對(duì)其的重復(fù)解釋。從光學(xué)裝置200發(fā)出的光在準(zhǔn)直儀910中聚集，并通過光方向控制器900提供給DMD 600。在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置200中，光源系統(tǒng)和照明系統(tǒng)結(jié)合成簡(jiǎn)單的裝置。光學(xué)裝置200將從光源發(fā)出的紅光、綠光和藍(lán)光混合并聚集。
通過具有小體積的緊湊的光學(xué)裝置200，可實(shí)現(xiàn)投影系統(tǒng)的小型化。此外，裝配和更換照明系統(tǒng)變得容易。此外，盡管根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置200為小型化，但是它還包括用于提高光效率的光混合部分。
光方向控制器900將從光學(xué)裝置200發(fā)出的光引導(dǎo)到DMD 600，并將DMD 600產(chǎn)生的圖像傳到投影透鏡系統(tǒng)700。光方向控制器900包括全反射棱鏡，所述全反射棱鏡的入射表面是中凸的球形表面。光方向控制器900不限于全反射棱鏡，可選地，可包括以適合的入射角改變光路并使與投影透鏡系統(tǒng)700的中心軸相交的光學(xué)裝置200的光軸發(fā)生折射或者反射的鏡子或者物鏡。
用作顯示裝置的DMD 600包括具有二維地排列的多個(gè)微小鏡子的像素。通過使用微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)，根據(jù)在與每個(gè)像素排列對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置中的靜電場(chǎng)的功能，DMD 600驅(qū)動(dòng)鏡子傾斜第一角和第二角，并改變被反射的光的角度以控制光的on/off狀態(tài)。DMD 600比其它顯示裝置更快速地作出反應(yīng)，從而有效地提供圖像。
投影透鏡系統(tǒng)700被設(shè)置成具有多個(gè)透鏡等，以放大并投影由DMD 600產(chǎn)生的圖像。
屏幕800基本上呈矩形形狀，將圖像顯示在其上。
圖7是包括根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的另一投影系統(tǒng)的示意圖。根據(jù)第二示例性實(shí)施例的投影系統(tǒng)包括作為顯示裝置的液晶顯示器(LCD)610。
對(duì)于LCD 610，因?yàn)楣獗仨毠?yīng)到LCD 610的后部，所以光學(xué)裝置200設(shè)置在LCD 610后面。此外，準(zhǔn)直儀920設(shè)置在LCD 610和光學(xué)裝置200之間，用于使光成為平行光。
圖8是包括根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置的另一投影系統(tǒng)的示意圖。根據(jù)本示例性實(shí)施例的顯示裝置是硅基液晶(LCOS)裝置620。光方向控制器包括偏振分光器930、線偏振裝置931和使光相位移位λ/4的相移部分932。
與傳統(tǒng)的LCD面板相比，LCOS裝置620的特征在于使用具有硅反射型的LCD面板。反射型屏幕比透射型屏幕更亮。因?yàn)橐壕纬稍诠枭希宰罱_發(fā)了反射型，將其用在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝中。
偏振分光器930使與投影透鏡系統(tǒng)700的中心軸相交的光學(xué)裝置200的光軸成合適的入射角。通過具有偏振分光器930的光方向控制器被偏振成P波和S波中的一種的光被提供給投影透鏡系統(tǒng)700。偏振分光器930可包括線柵式偏振器(wire grid polarizer)。使用光的偏振的LCD裝置可構(gòu)成上述偏振系統(tǒng)。
參照?qǐng)D9A至圖9C描述根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置。圖9A示出了光源單元11。圖9B示出了光混合單元20和第二光學(xué)透鏡40。圖9C是光學(xué)裝置101的截面圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置101包括第一光學(xué)透鏡35，具有光源單元11；光混合單元20；支撐件30，用于支撐第一光學(xué)透鏡35和光混合單元20；第二光學(xué)透鏡40，具有多個(gè)凸面41。
光源單元11包括多個(gè)光源5和將所述多個(gè)光源5安裝在其中的光源電路板7。光源單元11將具有不同顏色的光提供給光混合單元20。
光源5包括發(fā)出藍(lán)光的藍(lán)光源1、發(fā)出綠光的綠光源2和發(fā)出紅光的紅光源3。光源5按照3×3矩陣型排列。光源1、2和3的每個(gè)發(fā)出不同顏色的光，并以相同的數(shù)量被設(shè)置。綠光源2基本排列在矩陣的對(duì)角線上，紅光源3和藍(lán)光源1基本按照三角形形狀獨(dú)立地排列。多個(gè)光源5排列成使得相鄰的光源5的每個(gè)發(fā)出不同顏色的光，從而將發(fā)出的光混合。因此，互相具有不同顏色的多個(gè)光源5排列在一行或者一列上，但排列不限于此。
光混合單元20與第一示例性實(shí)施例的光混合單元20基本相似。因此，將避免對(duì)其不必要的重復(fù)描述。
如圖9C所示，多個(gè)凸面23a形成在光混合部分23的發(fā)射表面上。凸面23a使光傳到第二光學(xué)透鏡40的期望的區(qū)域上。
第二光學(xué)透鏡40最好是聚集從光混合部分23發(fā)出的光的復(fù)眼透鏡。多個(gè)凸面41形成在第二光學(xué)透鏡40的入射表面上，以基本對(duì)應(yīng)于光混合部分23的凸面23a。形成多個(gè)凸面23a和41以基本對(duì)應(yīng)于光源5，從而提高聚光效率。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置101將從各個(gè)光源5發(fā)出的光引導(dǎo)到光混合部分23的凸面23a和第二光學(xué)透鏡40的凸面41，然后按照需要將發(fā)出的光傳到外部光學(xué)裝置。
圖9C是光學(xué)裝置101的截面圖。支撐件30支撐光源單元11和光混合單元20。
圖10是包括根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的光學(xué)裝置101的投影系統(tǒng)的示意圖。投影系統(tǒng)最好具有包括數(shù)字微鏡裝置(DMD)、硅基液晶(LCOS)裝置和液晶顯示(LCD)裝置中的一種的顯示裝置。
如圖10所示，投影系統(tǒng)包括光學(xué)裝置101、作為顯示裝置的數(shù)字微鏡裝置(DMD)600、光方向控制器940、投影透鏡系統(tǒng)700和屏幕800。
光學(xué)裝置101已在圖9A、圖9B和圖9C中示出了，因此省略對(duì)其的重復(fù)解釋。從光學(xué)裝置101發(fā)出的光通過光方向控制器940提供給DMD 600。
光方向控制器940將從光學(xué)裝置101發(fā)出的光引導(dǎo)到DMD 600，并將DMD 600產(chǎn)生的圖像傳到投影透鏡系統(tǒng)700。光方向控制器940包括全反射棱鏡，所述全反射棱鏡的入射表面941最好是凸面。使用全反射棱鏡，使得投影透鏡系統(tǒng)700的后焦距(BFL)減小d/n，其中，‘d’為全反射棱鏡的厚度，n為全反射棱鏡的折射率。因?yàn)楣馔ㄟ^比空氣密度大的物質(zhì)，所以光路縮短，從而可實(shí)現(xiàn)更加緊湊的投影系統(tǒng)。光方向控制器940不限于全反射棱鏡，可包括以適合的入射角改變光路并使與投影透鏡系統(tǒng)700的中心軸相交的光學(xué)裝置101的光軸發(fā)生折射或者反射的鏡子和/或物鏡。
上述投影系統(tǒng)是使用顯示裝置600、610和620的空間光調(diào)制器。此外，投影系統(tǒng)可包括與每個(gè)顯示裝置對(duì)應(yīng)的用于增加光效率的多個(gè)準(zhǔn)直儀、聚光透鏡、目鏡或者物鏡。
以下，將簡(jiǎn)要概述上述光學(xué)裝置100至500的元件和投影系統(tǒng)。光學(xué)裝置中包含的光源5、55和75可具有各種二維的排列。此外，形成光引導(dǎo)部分21、41和61的入射表面以與光源5、55和75的排列基本上對(duì)應(yīng)。光引導(dǎo)部分21、41和61根據(jù)光源分開，但不限于此。被光引導(dǎo)部分21、41和61引導(dǎo)的光在光混合部分23、24、43和63處混合。光混合部分23、24、43和63可與光引導(dǎo)部分21、41和61形成為一體。具有鏡子24b的光通道可由光混合部分23、24、43和63構(gòu)成。光引導(dǎo)部分21、41和61和光混合部分23、24、43和63可被設(shè)置成柱體或者多邊形柱體，也可按照截去頂端的圓錐體或者截去頂端的多邊形錐體形成。光混合單元20的側(cè)部與支撐件30隔開。光源單元10、50和70與光混合單元20、40和60隔開預(yù)定間隔。此外，光混合單元可包括與光源單元70接觸的光通道部分80。
投影系統(tǒng)使用上述光學(xué)裝置作為光源系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。此外，DMD、LCOS裝置和LCD裝置可被用作顯示裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變更。
如上所述，本發(fā)明提供一種具有增強(qiáng)的光效率的小型光學(xué)裝置及包括該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明提供一種制造成本降低了的光學(xué)裝置及包括該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合單元，包括用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分；支撐件，用于支撐所述光混合單元使其與所述光源單元隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光引導(dǎo)部分與所述光混合部分形成為單一體。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光引導(dǎo)部分包括與每個(gè)光源對(duì)應(yīng)的多個(gè)入射表面。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光引導(dǎo)部分包括形成有孔的入射表面。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光引導(dǎo)部分具有錐體形形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光引導(dǎo)部分形成為截去頂端的圓錐體和截去頂端的多邊形錐體中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，在所述光引導(dǎo)部分的入射表面上形成具有圓錐體和多邊形錐體中的一種的凹入部分。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光混合部分包括柱體、多邊形柱體、截去頂端的圓錐體和截去頂端的多邊形錐體中的一種。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光混合部分包括空氣層。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光混合部分還包括反射光的鏡子。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光混合部分包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的至少一種。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光源單元包括紅光源、藍(lán)光源和綠光源。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)裝置，其中，所述光源基本按照?qǐng)A形或者多邊形形狀排列。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)裝置，其中，所述光源按照矩形形狀排列，并且所述綠光源的數(shù)量與所述藍(lán)光源或紅光源的數(shù)量的兩倍一樣多。
15.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述光源包括發(fā)光二極管和激光二極管中的一種。
16.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)裝置，其中，所述光引導(dǎo)部分向著所述光源單元逐漸變細(xì)。
17.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，還包括用于使從所述光混合單元發(fā)出的光聚集的光學(xué)透鏡。
18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)裝置，其中，在所述光混合單元的發(fā)射表面和所述光學(xué)透鏡的入射表面上形成多個(gè)凸面。
19.一種光學(xué)裝置，包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合部分，形成為截去頂端的圓錐體和截去頂端的多邊形錐體中的一種，并形成有具有圓錐體和多邊形錐體中的一種的凹入部分，所述凹入部分形成在所述光混合部分的入射表面上；支撐件，用于支撐所述光混合部分使其與所述光源單元隔開。
20.一種光學(xué)裝置，包括光通道部分，形狀像管，并包括入射表面和發(fā)射表面；光源單元，包括與所述入射表面接觸地形成的多個(gè)光源。
21.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)裝置，其中，所述光通道部分的內(nèi)壁表面包括鏡子。
22.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)裝置，其中，所述光源基本按照?qǐng)A形或者多邊形形狀排列。
23.一種用于投影系統(tǒng)的照明系統(tǒng)，包括光源；顯示裝置，接收來(lái)自所述照明系統(tǒng)的光，并產(chǎn)生圖像；投影透鏡系統(tǒng)，放大并投影由所述顯示裝置產(chǎn)生的圖像；屏幕，顯示所述投影的圖像，光學(xué)裝置，包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合單元，包括用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分；支撐件，用于支撐所述光混合單元使其與所述光源單元隔開。
24.如權(quán)利要求23所述的照明系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置包括DMD、LCOS裝置和LCD裝置中的一種。
25.如權(quán)利要求23所述的照明系統(tǒng)，還包括光方向控制器，所述光方向控制器用于將從所述光學(xué)裝置發(fā)出的光引導(dǎo)到所述顯示裝置，并將由所述顯示裝置產(chǎn)生的圖像傳到所述投影透鏡系統(tǒng)。
26.如權(quán)利要求25所述的照明系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置為DMD，所述光方向控制器包括全反射棱鏡、物鏡和鏡子中的至少一種。
27.如權(quán)利要求25所述的照明系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置包括LCD裝置和LCOS裝置中的一種，所述光方向控制器包括偏振分光器。
28.如權(quán)利要求25所述的照明系統(tǒng)，其中，所述光方向控制器還包括設(shè)置在所述顯示裝置和所述光學(xué)裝置之間的準(zhǔn)直儀。
29.一種光學(xué)裝置，包括支撐件；光源單元，具有多個(gè)光源，所述光源單元連接到所述支撐件；光混合單元，具有用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分，所述光混合單元連接到所述支撐件，使得所述光混合單元與所述光源單元隔開。
30.一種光學(xué)裝置，包括第一光學(xué)透鏡，包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合單元，包括用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分；支撐件，用于支撐所述光混合單元使其與所述光源單元隔開；第二光學(xué)透鏡，用于聚集從所述第一光學(xué)透鏡發(fā)出的光，并包括在其入射表面上的多個(gè)凸面。
31.如權(quán)利要求30所述的光學(xué)裝置，其中，在所述光混合單元的發(fā)射表面上形成多個(gè)凸面。
32.如權(quán)利要求31所述的光學(xué)裝置，其中，所述光混合單元的多個(gè)凸面設(shè)置成與所述光源單元的所述多個(gè)光源基本上對(duì)應(yīng)。
33.如權(quán)利要求30所述的光學(xué)裝置，其中，所述光源單元包括紅光源、藍(lán)光源和綠光源，并且所述光源單元按照3×3矩陣排列，所述紅光源、藍(lán)光源和綠光源設(shè)置成相同的數(shù)量。
34.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)裝置，其中，所述紅光源、藍(lán)光源和綠光源中的一種被基本排列在3×3矩陣的對(duì)角線上，互相具有不同顏色的光源被排列成一行或一列。
35.一種用于投影系統(tǒng)的照明系統(tǒng)，包括光源；顯示裝置，接收來(lái)自所述光源的光，并產(chǎn)生圖像；投影透鏡系統(tǒng)，放大并投影由所述顯示裝置產(chǎn)生的圖像；屏幕，在其上顯示所述投影的圖像，光學(xué)裝置，包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合單元，包括用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分；支撐件，用于支撐所述光混合單元使其與所述光源單元隔開。
全文摘要
一種光學(xué)裝置包括光源單元，包括多個(gè)光源；光混合單元，形成在所述光源單元上，包括用于引導(dǎo)從每個(gè)光源發(fā)出的光的光引導(dǎo)部分和用于將被引導(dǎo)的光混合的光混合部分。支撐件支撐所述光混合單元使其與所述光源單元隔開。本發(fā)明提供一種光效率提高了的小型光學(xué)裝置及具有該光學(xué)裝置的投影系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1979251SQ20061016453
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者黃主性 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社