專利名稱：投影用新型光學裝置及其制造方法
投影用新型光學裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學領(lǐng)域，尤其是涉及一種光學裝置及其制造方法。背景技術(shù)：
超高壓汞燈UHP (Ultra High Performance)是目前應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及相關(guān)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適于投影顯示系統(tǒng)使用的改進的光學裝置。本發(fā)明的目的之二在于提供一種改進的光學裝置的制造方法。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種光學裝置的制造方法，其包括提供多個拋物杯，每個拋物杯具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面；將每個拋物杯分離為至少兩個子拋物杯，每個子拋物杯也具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面；將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起以形成一鏡像反射器，其中當一光源的燈弧位于所述鏡像反射器上的一子拋物杯的焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過該一子拋物杯的反射后投射到鏡像反射器上的另一子拋物杯上，該另一子拋物杯將投射至其上的光線匯聚到其焦點上以形成燈弧像。進一步的，形成鏡像反射器的兩個子拋物杯分別由兩個大小不同的拋物杯分離而成或分別由兩個大小相同的拋物杯分離而成。進一步的，所述將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起包括提供連接構(gòu)件；利用所述連接構(gòu)件將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起。更進一步的，所述連接構(gòu)件包括有本體和開設(shè)于本體兩側(cè)的凹槽，所述兩個子拋物杯的出射面的邊緣分別固定于連接構(gòu)件的本體兩側(cè)的凹槽內(nèi)。更進一步的，所述連接構(gòu)件包括有本體和開設(shè)于本體內(nèi)表面的凹槽，所述兩個子拋物杯的出射面的凸緣固定于連接構(gòu)件的本體內(nèi)表面的凹槽內(nèi)。進一步的，所述將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起包括將兩個子拋物杯的出射面相對著粘貼在一起。進一步的，將每個拋物杯分離為至少兩個子拋物杯包括沿光軸所在的平面將所述每個拋物杯分離為兩個子拋物杯。進一步的，所述制造方法還包括提供光源和具有一個焦點的回復反射器；將所述光源與鏡像反射器相對固定，其中所述光源的燈弧位于所述鏡像反射器的一個子拋物杯的焦點上；將所述回復反射器與所述鏡像反射器相對固定以使所述光源的燈弧同時也位于所述回復反射器的焦點上。更進一步的，所述制造方法還包括提供有擴束透鏡組和復眼透鏡組，其中所述擴束透鏡組用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復眼透鏡組進行勻光處理。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供一種改進的光學裝置，其包括有光源、回復反射器和鏡像反射器。所述鏡像反射器由下述方法獲得提供多個拋物杯，每個拋物杯具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面；將每個拋物杯分離為至少兩個子拋物杯，每個子拋物杯也具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面；將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起以形成一鏡像反射器。所述光源的燈弧位于所述鏡像反射器的一個子拋物杯的焦點上。所述回復反射器具有一個焦點，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反射器的焦點上。進一步的，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過該一子拋物杯的反射后投射到鏡像反射器上的另一子拋物杯上，該另一子拋物杯將投射至其上的光線匯聚到其焦點上以形成燈弧像，所述光源投射至所述回復反射器的光線經(jīng)過所述回復反射器的反射后被重新匯聚到其焦點，隨后再次被投射到所述鏡像反射器上。更進一步的，所述光學裝置還包括有擴束透鏡組和復眼透鏡組，所述擴束透鏡組用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復眼透鏡組進行勻光處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中采用的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。此外，所述鏡像反射器由普通的拋物杯分離后并重組而成，制造方法非常簡單。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IB為圖IA示出的UHP投影燈的光學原理示意圖；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；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；圖9A-9G為本發(fā)明中的一種鏡像反射器在第一實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖；圖10A-10C為本發(fā)明中的一種鏡像反射器在第二實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖；圖11A-11E為本發(fā)明中的一種鏡像反射器在第三實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖；圖12A-12D為本發(fā)明中的另一種鏡像反射器在一個實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖；和圖13示出了本發(fā)明中的光學裝置的制造方法的流程示意圖。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裝置、燈或光源。然而，本文中的光學裝置并非一定表示投影燈，也可以表示投影燈內(nèi)的光學構(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和回復反射器230。
所述光源210可以為汞燈、氙燈或金屬鹵素燈等弧燈。所述鏡像反射器220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。所述第一反射部220a具有第一焦點221，所述第二反射部220b具有第二焦點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，這樣可以在第二焦點222處形成所述光源210的燈弧像。所述回復反射器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反射器230的焦點上，所述光源210投射至所述回復反射器230的光線經(jīng)過所述回復反射器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玻璃。圖3C為圖2中的投影燈200在第三應用示例中的結(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，第一反射部420a具有第一焦點421，第二反射部420b具有第二焦點422。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?？梢钥闯觯诘竭_預定光衰時，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?？梢钥闯?，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。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導入所述光學引擎740內(nèi)。所述光學引擎740包括分色導引鏡組件、三個液晶顯示面板746、747、748和光學棱鏡組件(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進入分色導引鏡組件。所述分色導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，并將各原色光導引至對應的液晶顯示面板?；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(此時為光學意義的圖像，簡稱為光學圖像)。所述光學棱鏡組件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負責投影至屏幕780上的圖像的綠色， 液晶顯示面板747負責所述圖像的藍色，液晶顯示面板748負責所述圖像的紅色。所述分色導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
8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。基于輸入的圖像像素信息，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導入所述光學引擎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)。需要說明的是，圖2至圖4僅示意性的示出了鏡像反射器的結(jié)構(gòu)，而在不同的實施例中所述鏡像反射器的結(jié)構(gòu)可能有所不同，下面介紹幾種具體的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和方法。圖9A-9G為本發(fā)明中的鏡像反射器220在第一實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖。圖9A示出了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的一種拋物杯910的剖面示意圖，其中所述拋物杯910具有光軸911、位于光軸911上的焦點912、安裝孔913、與光軸911基本垂直的出射面915和沿出射面915延伸的凸緣914。從安裝孔913可以將一光源安裝在所述拋物杯910上，在所述光源的燈弧位于所述焦點912處時，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)所述拋物杯910的內(nèi)反射表面反射后沿光軸911平行發(fā)射出去。圖9B示出了沿光軸911所在平面將所述拋物杯910分離成兩個半拋物杯910a和910b的示意圖，出射面915也被分為兩部分91 和91恥。圖 9C示出了連接構(gòu)件920的一個示例結(jié)構(gòu)，所述連接構(gòu)件920包括有本體921和開設(shè)于所述本體921的內(nèi)表面上的固持槽922，可以將所述連接構(gòu)件920分離或切割成兩個或更多個。 圖9D示出了使用連接構(gòu)件920將兩個半拋物杯910a和910b安裝成鏡像反射器220的結(jié)構(gòu)示意圖，其中半拋物杯910a和910b的凸緣914固持在所述連接構(gòu)件920的固持槽922 內(nèi)，半拋物杯910a和910b的出射面91 和91 相對或重疊，半拋物杯910a和910b分別作為鏡像反射器220的第一反射部和第二反射部。圖9E示出了連接構(gòu)件930的另一個示例結(jié)構(gòu)，所述連接構(gòu)件930包括有本體931 和開設(shè)于所述本體931的內(nèi)表面上的兩個固持槽932，可以將所述連接構(gòu)件930分離或切割成兩個或更多個。圖9F示出了使用連接構(gòu)件930將兩個半拋物杯910a和910b安裝成鏡像反射器220的結(jié)構(gòu)示意圖，其中半拋物杯910a和910b的凸緣914固持在所述連接構(gòu)件930的固持槽932內(nèi)，半拋物杯910a和910b的出射面91 和91 相對，同樣半拋物杯 910a和910b分別作為鏡像反射器220的第一反射部和第二反射部。圖9G示出了直接將兩個半拋物杯910a和910b安裝成鏡像反射器220的結(jié)構(gòu)示意圖，其中不需要拼接連接構(gòu)件， 而可以直接將兩個半拋物杯910a和910b粘貼在一起。通過圖9A-9G可以看出，在本發(fā)明中只需要將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的拋物杯分離成兩個半拋物杯，之后將兩個半拋物杯的出射面相對并重新組裝在一起就可以形成所述鏡像反射器， 制造起來非常方便。圖10A-10C為本發(fā)明中的鏡像反射器220在第二實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖。圖IOA示出了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的另一種拋物杯1010的剖面示意圖，其中所述拋物杯1010與圖9A示出的拋物杯910結(jié)構(gòu)類似，不同之處在于所述拋物杯1010的安裝孔1030與拋物杯910的不同，此外所述拋物杯1010不具有凸緣，而具有安裝面1014。圖IOB示出了沿光軸所在的平面將所述拋物杯1010分離成兩個半拋物杯IOlOa和IOlOb的示意圖，出射面 1015也被分為兩部分101 和1015b。圖IOC示出了使用連接構(gòu)件1020將兩個半拋物杯 IOlOa和IOlOb安裝成鏡像反射器220的結(jié)構(gòu)示意圖，其中半拋物杯IOlOa和IOlOb的安裝面1014粘貼在所述連接構(gòu)件1020上，半拋物杯IOlOa和IOlOb的出射面101 和101 相對或重疊，半拋物杯IOlOa和IOlOb分別作為鏡像反射器220的第一反射部和第二反射部。圖1IA-IIE為本發(fā)明中的鏡像反射器220在第三實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖。圖IlA示出了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的再一種拋物杯1110的剖面示意圖，其中其與圖IOA示出的拋物杯的結(jié)構(gòu)類似，不同之處在于所述拋物杯110不具有如圖IOA示出的安裝面1014。圖 IlB示出了沿光軸所在的平面將所述拋物杯1110分離成兩個半拋物杯IllOa和IllOb的示意圖。圖IlC示出了連接構(gòu)件1120的一個示例結(jié)構(gòu)，所述連接構(gòu)件1120包括有本體1121 和開設(shè)于所述本體1121的兩側(cè)面上的兩個固持槽1122，可以將所述連接構(gòu)件1120分離或切割成兩個或更多個。圖1ID示出了使用連接構(gòu)件1120將兩個半拋物杯11 IOa和11 IOb安裝成鏡像反射器220的結(jié)構(gòu)示意圖，其中半拋物杯IllOa和IllOb的出射邊緣分別固持在所述連接構(gòu)件1120的兩個固持槽1122內(nèi)，半拋物杯IllOa和IllOb分別作為鏡像反射器 220的第一反射部和第二反射部。圖IlE示出了使用連接構(gòu)件1120將兩個半拋物杯IllOa 和IllOb安裝成鏡像反射器220的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖9至11分別示出了鏡像反射器220的多個實施例中，在這些實施例中所述鏡像反射器220的第一反射部和第二反射部的尺寸都是一致的，或者說他們的反射面都屬于同樣大小的拋物面。下面再繼續(xù)介紹一下鏡像反射器420的幾種實現(xiàn)方式。圖12A-12D為本發(fā)明中的鏡像反射器420在一個實施例中的結(jié)構(gòu)及制造過程示意圖。圖12A示出了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的一個拋物杯1210的剖面示意圖，其中所述拋物杯1210與圖 IOA中的拋物杯1010形狀一致，只是尺寸較大。圖12B示出了將所述拋物杯1210分離成兩個半拋物杯1210a和1210b的示意圖。圖12C示出了使用連接構(gòu)件1220將圖IOB示出的半拋物杯IOlOb和圖12B中的半拋物杯1210a安裝成鏡像反射器420的結(jié)構(gòu)示意圖，其中半拋物杯IOlOb和1210b的安裝面粘貼在所述連接構(gòu)件1220上，半拋物杯IOlOb和1210a 分別作為鏡像反射器420的第一反射部和第二反射部。此外，圖12D示出了使用連接構(gòu)件 1260將第一半拋物杯1240和第二半拋物杯1250安裝成鏡像反射器420的立體結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一半拋物杯1240的尺寸大于所述第二半拋物杯1沈0，第一半拋物杯和第二半拋物杯分別由兩個不同大小的如圖IlA所示的拋物杯分離而成，所述連接構(gòu)件1260的結(jié)構(gòu)可以與圖IlC示出的連接構(gòu)件1120類似。圖13示出了本發(fā)明中的光學裝置的制造方法1300的流程示意圖。所述制造方法 1300包括如下步驟。步驟1310，提供多個拋物杯，每個拋物杯具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面。所述拋物杯可以為圖9A、圖10A、圖11A、圖12A示出的拋物杯，也可以是其他類似形狀的拋物杯，各個拋物杯的尺寸或大小可以一致，也可以不一致。步驟1320，將每個拋物杯分離為至少兩個子拋物杯，每個子拋物杯也具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面。
11
在一個實施例中，可以沿光軸所在的平面將所述每個拋物杯分離為兩個子拋物杯，比如可以采用如圖9B、圖10B、圖11B、圖12B示出的方式進行分離。當然，也可以不沿光軸所在平面將所述拋物杯分離為兩個半拋物杯，而也可以沿與光軸平行的其他平面將所述拋物杯分離為兩個子拋物杯。本文中所稱半拋物杯并非一定表示拋物杯的一半，也可以表示1/3或2/3拋物杯，所述半拋物杯又可被稱為子拋物杯。在另一個實施例中，也可以將普通拋物杯分割為三個或更多個形狀一致的子拋物杯。步驟1330，將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起以形成一鏡像反射器，其中當一光源的燈弧位于所述鏡像反射器上的一子拋物杯的焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過該一子拋物杯的反射后投射到鏡像反射器上的另一子拋物杯上，該另一子拋物杯將投射至其上的光線匯聚到其焦點上以形成燈弧像。圖9D、9F、9G、10C、11D、11F、12C和圖12D都示出了一種兩個子拋物杯形成的鏡像
反射器。在一個實施例中，形成鏡像反射器的兩個子拋物杯可以分別由兩個大小不同的拋物杯分離而成，如圖12C和圖12D示出的鏡像反射器的兩個子拋物杯的大小或尺寸就是不一致的，而尺寸或大小不一致的兩個子拋物杯是由兩個大小或尺寸不同的拋物杯分離而成。在另一個實施例中，形成鏡像反射器的兩個子拋物杯可以分別由一個或兩個大小相同的拋物杯分離而成，如圖9D、9F、9G、10C、11D、11F示出的鏡像反射器的兩個子拋物杯的大小或尺寸就是一致的，此時兩個子拋物杯是由兩個大小或尺寸相同的拋物杯分離而成。在一個實施例中，可以直接將兩個子拋物杯的出射面相對著粘貼在一起。在一個實施例中，所述將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起包括提供連接構(gòu)件；利用所述連接構(gòu)件將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起。所述連接構(gòu)件可以由圖9C和圖 9E示出的連接構(gòu)件切割形成的，所述連接構(gòu)件包括有本體和開設(shè)于本體內(nèi)表面的凹槽，所述兩個子拋物杯的出射面的凸緣固定于連接構(gòu)件的本體內(nèi)表面的凹槽內(nèi)，如圖9D和9E所示。所述連接構(gòu)件也可以由圖IlC示出的連接構(gòu)件切割形成的，所述連接構(gòu)件包括有本體和開設(shè)于本體兩側(cè)的凹槽，所述兩個子拋物杯的出射面的邊緣分別固定于連接構(gòu)件的本體兩側(cè)的凹槽內(nèi)，如圖IlD和圖IlE所示。所述連接構(gòu)件還可以如圖IOC和圖12C所示，當然也可以選擇其他各種連接構(gòu)件將半拋物杯或子拋物杯組裝在一起。本發(fā)明中的制造方法1300可以很方便的制造出適合投影燈200使用的鏡像反射器，這樣可以最大限度的利用現(xiàn)有的工藝和制造技術(shù)，只需要將普通的拋物杯切割成子拋物杯，之后將子拋物杯重新組裝就形成了與之前的拋物杯功能完全不同的鏡像反射器。上述光學裝置的制造方法1300可以直接制造出投影燈用的鏡像反射器，之后可以根據(jù)現(xiàn)有的方法將所述鏡像反射器作為一個零件來制造投影燈。在一個優(yōu)選的實施例中，所述制造方法1300進一步包括提供一光源和具有一個焦點的回復反射器；將所述光源與鏡像反射器相對固定，其中所述光源的燈弧位于所述鏡像反射器的一個子拋物杯的焦點上；將所述回復反射器與所述鏡像反射器相對固定以使所述光源的燈弧同時也位于所述回復反射器的焦點上。在進一步的實施例中，所述制造方法1300進一步還包括提供有擴束透鏡組和復眼透鏡組，其中所述擴束透鏡組用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復眼透鏡組進行勻光處理。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. 一種光學裝置的制造方法，其特征在于其包括提供多個拋物杯，每個拋物杯具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射將每個拋物杯分離為至少兩個子拋物杯，每個子拋物杯也具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面；將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起以形成一鏡像反射器，其中當一光源的燈弧位于所述鏡像反射器上的一子拋物杯的焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過該一子拋物杯的反射后投射到鏡像反射器上的另一子拋物杯上，該另一子拋物杯將投射至其上的光線匯聚到其焦點上以形成燈弧像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，形成鏡像反射器的兩個子拋物杯分別由兩個大小不同的拋物杯分離而成或分別由一個或兩個大小相同的拋物杯分離而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，所述將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起包括提供連接構(gòu)件；利用所述連接構(gòu)件將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，所述連接構(gòu)件包括有本體和開設(shè)于本體兩側(cè)的凹槽，所述兩個子拋物杯的出射面的邊緣分別固定于連接構(gòu)件的本體兩側(cè)的凹槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，所述連接構(gòu)件包括有本體和開設(shè)于本體內(nèi)表面的凹槽，所述兩個子拋物杯的出射面的凸緣固定于連接構(gòu)件的本體內(nèi)表面的凹槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，所述將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起包括將兩個子拋物杯的出射面相對著粘貼在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，將每個拋物杯分離為至少兩個子拋物杯包括沿光軸所在的平面將所述每個拋物杯分離為兩個子拋物杯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，其還包括提供光源和具有一個焦點的回復反射器；將所述光源與鏡像反射器相對固定，其中所述光源的燈弧位于所述鏡像反射器的一個子拋物杯的焦點上；將所述回復反射器與所述鏡像反射器相對固定以使所述光源的燈弧同時也位于所述回復反射器的焦點上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學裝置的制造方法，其特征在于，其還包括提供有擴束透鏡組和復眼透鏡組，其中所述擴束透鏡組用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復眼透鏡組進行勻光處理。
10.一種光學裝置，其特征在于，其包括光源、回復反射器和根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的制造方法獲得的鏡像反射器，所述光源的燈弧位于所述鏡像反射器的一個子拋物杯的焦點上，所述回復反射器具有一個焦點，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反射器的焦點上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學裝置，其特征在于，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過該一子拋物杯的反射后投射到鏡像反射器上的另一子拋物杯上，該另一子拋物杯將投射至其上的光線匯聚到其焦點上以形成燈弧像，所述光源投射至所述回復反射器的光線經(jīng)過所述回復反射器的反射后被重新匯聚到其焦點，隨后再次被投射到所述鏡像反射器上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學裝置，其特征在于，其還包括有擴束透鏡組和復眼透鏡組，所述擴束透鏡組用于對來自所述燈弧像的光線進行擴束，之后耦合至復眼透鏡組進行勻光處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學裝置的制造方法，其包括提供多個拋物杯，每個拋物杯具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面；將每個拋物杯分離為至少兩個子拋物杯，每個子拋物杯也具有光軸、位于所述光軸上的焦點和與光軸垂直的出射面；將兩個子拋物杯的出射面相對著固定在一起以形成一鏡像反射器。當一光源的燈弧位于所述鏡像反射器上的一子拋物杯的焦點上時，所述光源的燈弧發(fā)出的光線經(jīng)過該一子拋物杯的反射后投射到鏡像反射器上的另一子拋物杯上，該另一子拋物杯將投射至其上的光線匯聚到其焦點上以形成燈弧像。這樣，可以最大限度的利用現(xiàn)有工藝，方便了鏡像反射器的制造。
文檔編號G03B21/20GK102330949SQ201110187210
公開日2012年1月25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