具有光束转向照射的彩色投影仪以及用于向彩色投影仪提供光束转向照射的方法与流程

    专利查询2026-07-11  6


    本发明涉及一种多色光学组件并涉及一种用于向具有基线光束的多色基线投影仪的图像提供高亮的方法,该光学组件具有光学加高亮光路,该光学加高亮光路提供递送到成像器的经转向的光形式的加高亮光束。


    背景技术:

    1、在wo2020/057150中描述了一种经由角度组合将高亮光束和基线光束组合的投影仪,参见图3。在最佳的情况下,高亮光束和基线光束所占据的角度空间可以各自具有与成像引擎的接受角对应的直径尺寸的一半的直径(参见本文献的图9a)。合乎逻辑的结果是,当两个光束按角度组合时,它们无法共享相同的角度,因此在这种角度空间中不会重叠。这对于远心光束是正确的,而在非远心光束的情况下,在角度空间中的有限重叠是可以接受的。在光束组合之前应用来自漫射器的全向角度扩展的情况下,成像引擎的光圈的最佳“填充”是当加高亮光束和基线光束被表示为两个不重叠的圆圈时,所述两个不重叠的圆圈各自具有全引擎光圈的直径的一半(即根据该引擎的角接受度)。然而,这是理论上的最大值,因为:此外,有必要考虑为了避免在两条光路中的每条光路中的光学部件之间的干涉所必需的一些角度间隔。在这样的系统中,在两个光束进行组合所在的平面之后不再有供放置漫射部件的空间,因此不能更多地扩展角度,这对出射光瞳中的去斑和峰值辐射减少将是有益的。由于成像引擎中诸如飞利浦棱镜的某些部件,或投影透镜,或诸如特定光圈的其它部件的角度依赖性影响或渐晕效应,这种已知的投影仪装置对于光学均匀性也不是最佳的。在这情况下,一些具有特定角度的光线比具有其它角度的光线更受影响。出于同样的原因,来自高亮光束的光线和来自基线光束的光线会如何受到影响也可能存在差异,这可能导致图像中有伪影。

    2、现有技术系统通常只能针对沿指定方向的高度偏振光很好地工作,并且每次偏离该高度偏振状态都将产生光损失或图像伪影。

    3、此外,现有技术投影仪描述了:光是如何被倾泄的,并且此光可以被回收并可能被转向回到目标上。

    4、常规的光回收是低效的解决方案,因为光在被重新使用之前将必须通过多个光学部件。光将经受例如衰减、吸收,或光将从系统中逸出(例如经由积分杆)。在本解决方案中,可以不在其路径中添加部件的情况下收集光。

    5、现有技术确实提到了相位调制器的使用,但是它们没有讨论从相位调制器收集镜面反射光。相反地,它们仅涉及将可能从积分杆逸出的光朝向光源送回的常规方式。

    6、现有技术的am系统的另一缺点是对加高亮光束的亮度增益有限。


    技术实现思路

    1、本发明的目的涉及提供一种多色光学组件并涉及用于向具有基线光束的多色基线投影仪的图像提供高亮的方法。该光学组件可以具有加高亮光路,该加高亮光路提供递送到成像器的经转向的光形式的加高亮光束。加高亮光路可以被改装至现有的基线投影仪。本发明的另一个目的是使多色光学组件中的空间相位调制器之后的光损失最小化,即,更有效地使用光。此外,还公开了一种在不使用偏振光的情况下向具有基线光束的多色基线投影仪的图像提供高亮的方法。

    2、本发明的实施例可以涉及并提供以下中的一项或多项:

    3、光投影仪,特别是多色投影仪;

    4、用于组合和/或调制光束的光学组件;

    5、用于将加高亮光路改装到现有基线投影仪中的光学组件;

    6、高亮投影仪,特别是多色高亮投影仪;

    7、用于组合和/或调制光束的方法;

    8、用于投影图像,特别是投影多色图像的方法。

    9、本发明的一些实施例涉及通过将多个光束组合成均化光束(例如,通过积分器))来为投影图像或在投影图像中生成用于高亮的光束,所述均化光束照射空间相位调制器,利用所述空间相位调制器将光转向到图像平面中的高亮位置。

    10、在本发明的任何实施例中,优选地选择加高亮光束的psf从而使得来自空间相位调制器的镜面反射光或透射光可以被收集,即可以被使用或再使用。

    11、本发明的实施例的优点是加高亮光束中的优异的亮度增益。对于调幅系统而言,加高亮光束的增益最多为2倍。当使用衍射元件时,这可以是4倍。本发明实施例可以获得50倍的增益。这种增益改善与使光转向成能使大量光集中在光束转向投影仪中的光斑上有关。这可通过将加高亮光束会聚到空间相位调制器和/或中间目标图像上来实现。

    12、本发明的实施例具有大的高亮峰值因数。高亮峰值因数是用小目标中的亮度除以100% fsw目标中的亮度。表1中给出了中心屏幕的各值的概括:

    13、 目标区域 目标中的最大亮度 100% <![cdata[52.8cd/m<sup>2</sup>]]> 6.25% <![cdata[626cd/m<sup>2</sup>]]> 1% <![cdata[2876cd/m<sup>2</sup>]]> 0.04% <![cdata[5249cd/m<sup>2</sup>]]>

    14、表1示出了如何能在减小目标区域时显著增加目标区域中的最大亮度。本发明的实施例能够获得至少4倍于初始值的亮度,例如至少5倍、至少10倍、至少15倍、至少20倍、至少30倍、至少40倍,以及最多50倍。

    15、对于加高亮光束,优选地例如在所谓的lda(激光二极管汇集)源中组合多个激光束,在所述lda源中即经由“刃状边缘(knife edging)”技术使光束彼此尽可能靠近。这种组合的光功率进入积分器,诸如具有尽可能小的横截面的光纤中。诸如光纤尺寸的积分器尺寸将会影响psf的尺寸。在离开诸如光纤的积分器之后,光按颜色逐一地进入空间相位调制器。

    16、基线光也可以来自激光二极管阵列,诸如激光二极管汇集(lda)源,但由于积分器(即光杆)更大,即直径或横截面积更大,因此展度限制要小得多,从而使得汇集较不很至关重要。还要注意,诸如杆的基线积分器对于3种颜色是通用的,因此在3个lda之后的积分器(例如杆)总共也是3个。

    17、加高亮光束的多个光束可以照射同一组的一个或多个成像器。一些此类实施例的优点是显著增加可用于高亮的光预算。任何实施例都可以包括基于活塞的空间相位调制器,并且一些此类实施例的优点在于用于光转向的基于活塞的空间相位调制器增加了可靠性。

    18、本发明的一些实施例提供了一种光学组件,该光学组件包括多个空间相位调制器,特别是基于活塞的空间相位调制器,由此,每个空间相位调制器都可以由来自准直光源的不必偏振处理的光束照射。控制系统可以设置空间相位调制器中的每一个以施加相移,从而将光转向至共同的目标或图像平面。由每个空间相位调制器转向的光可以在目标图像上提供具有较大的光强度的区域和具有较小的光强度的区域。本发明的实施例具有如下这样的空间相位调制器:其利用空间相位调制器和目标图像之间的会聚式未经转向光束和会聚式经转向光束而将光转向较小的(中间)目标图像。

    19、由每种颜色的空间相位调制器所转向的光可以组合成一个高亮光束,然后将与基线光束组合,其中,加高亮光束和基线光束以锐角α会聚。从空间相位调制器(例如,每种颜色一个)离开的例如r、g和b色的光束例如通过二向色镜进行组合,并将作为一个加高亮光束共享相同的光轴,该一个加高亮光束将与基线光束组合。第一二向色镜可以组合两种原色,诸如红色光束和绿色光束,第二二向色镜然后将例如蓝色光束的第三种原色添加到经组合的红色光束和绿色光束。

    20、加高亮光束和基线光束可以在目标图像处组合,并且组合光束可以照射成像器,该成像器可以包括一个或三个空间光调制器,以及像棱镜那样的其它光学元件(诸如tir棱镜)和投影透镜。

    21、在一些实施例中,在共同目标图像处组合的加高亮光束和基线光束的光轴之间的角度小于包括有成像器的光学系统的接受角的最大界限的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6等。在一些实施例中,在共同目标图像和成像器之间的光路中设置至少一个光学漫射器。光学漫射器优选地增加组合的经转向的光的角度扩展。

    22、本发明的一方面提供了一种多色投影系统,该多色投影系统包括可运行用以发射光的一个或多个光源,以及布置用于将来自一个或多个光源的光引导成一个或多个分离的准直光束的光学组件。加高亮光束的每个光束照射空间相位调制器的有效区域。每个加高亮光束以锐角,优选地不超过10度,会聚到目标图像平面上。该目标图像平面是加高亮光束和基线光束相组合之处。提供光学组件以将每个加高亮光束会聚在空间相位调制器上,空间相位调制器本身被布置用于调制加高亮光束中的至少一个的光。

    23、本发明的另一个方面提供了为投影图像中的高亮部分供应光的系统和方法。在一些实施例中,至少一个经调制的光束(例如,由空间相位调制器调制的光束)与基线光束(例如,提供均匀照射的光束)组合。加高亮光束和基线光束优选地在角度空间中具有相同或相似的覆盖范围。这有利地允许使用相同的光学漫射器来漫射来自经调制的加高亮光束和基线光束两者的光,从而在没有严重光损失的情况下增加组合的加高亮光束和基线光束的角度范围。

    24、在实施例中,基线光束与加高亮光束组合,其中基线光束在角度空间中具有与加高亮光束的覆盖范围相同或相似的覆盖范围,加高亮光束通过将来自例如激光源的多个单独光源的光收集到积分器或其它用于均化的器件上而生成,所述用于均化的器件诸如光纤(例如,具有数值孔径(“na”)0.2和例如约0.43×0.23mm切口的光纤)。来自经光纤的光照射的spm的光和来自基线光束的光被投影(例如成像)到共同的目标图像平面上。用于均化落在多个spm上的光的光纤的横截面优选地较小,例如0.43×0.23mm或更小,并且通常小于基线光路的积分杆。加高亮与点源配合使用效果最佳,但根据本发明的实施例的典型的加高亮生成的是光斑而不是点。在基线光路中的光杆可以比用于加高亮的光纤更大,并且横截面可以例如是正方形,或可以是长方形(如2mm×1mm)。

    25、本发明的实施例提供了一种用于在一位置处组合加高亮光束和基线光束的方法,所述方法在与基线光束组合的位置处并在角度扩展漫射器之前提供来自加高亮光束的经转向的光,所述方法包括以下步骤:

    26、由以下步骤制成的来自加高亮光束的经转向的光:

    27、-诸如三色激光源的多色激光源,其向每种颜色的积分器(诸如每种颜色的光纤)提供加高亮光束,用以制备经准直的光束(例如,具有小于50mm.mrad的光束参数积)。

    28、-光学系统,其中,在第一选项中,所述经准直的光束被实施作为每个空间相位调制器的有效区域上的会聚照射,并且来自每个空间相位调制器的光进一步会聚到第一中间目标图像,

    29、-在第二选项中,所述经准直的光束被实施作为离开每个空间相位调制器的有效区域并会聚到第一中间目标的会聚照射,

    30、-所述第一中间目标图像小于每个空间相位调制器的有效区域(即小5%、10%或小超过15%)并且所述会聚照射被以如下方式实现:离开每个空间相位调制器的镜面光束提供未经转向的光,并且所述未经转向的光入射在第一中间目标图像上并且在第一中间目标图像上具有与第一中间目标图像的尺寸相匹配的尺寸。匹配意指未经转向的光以如下方式落在目标图像上:使第一目标图像场的至少85%由未经转向的光的至少75%的光强度照射,所述未经转向的光入射在所述第一中间目标图像的中心处。优选地,所述未经转向的光的完全通量的至少85%落在所述第一中间目标图像区域内。

    31、-上述方法还可以包括以下步骤:提供从每种颜色的积分器或光纤延伸到每种颜色的空间相位调制器的光学中继系统,用以会聚加高亮光束。

    32、-可替代地,上述方法可以包括以下步骤:提供用于将来自每个空间相位调制器的每种颜色的加高亮光束会聚到中间目标图像的光学器件。

    33、-上述方法包括提供第二中继光学系统的步骤,所述第二中继光学系统将第一中间图像成像在第二中间目标图像上,并且使光束成为远心的。

    34、在上述方法中,三色的加高亮光束经由一组两个二向色镜进行组合,所述一组两个二向色镜以使三色光束在到达第二中间图像时能够共享相同的光轴的方式放置在每种颜色的、位于该颜色的空间相位调制器和共同第二中间图像之间的加高亮光路中。第一二向色镜可以组合两种原色,诸如红色光束和绿色光束,第二二向色镜然后将例如蓝色光束的第三种原色添加到经组合的红色光束和绿色光束。

    35、在上述方法中,基线光束由具有每种原色波长的激光二极管的汇集而成,所有光束都被收集到均化光学器件中,所述均化光学器件递送组合光束,所述组合光束具有的展度类似于在第二中间图像处的加高亮光束的展度并且小于成像器和投影透镜的展度的1/8。

    36、上述方法包括以下步骤:所述基线光束和加高亮光束通过成角度光束组合而进行组合,其中,基线光束和高亮光束在第二中间目标图像平面上共享相同尺寸的区域,并且其中加高亮光束和基线光束经由小的束间角进行组合,所述束间角小于加高亮光束和基线光束的各自角度尺寸的两倍。

    37、上述方法包括以下另外的步骤:在第二中间图像之后定位漫射器,用于以如下方式在第二中间图像的平面处扩展光束:优化光束扩展直到其达到投影透镜的成像引擎所接受的角度极限。

    38、上述方法包括以下进一步的步骤:为每种颜色提供至少一个相位调制器,所述至少一个相位调制器纵横比相对于成像器的纵横比的比率大于1或不同于1。

    39、上述方法包括提供基于活塞式像素的相位调制器的步骤,所述基于活塞式像素的相位调制器例如具有诸如长方形的、非正方形的纵横比像素,其适用于如用于分辨率为4096×2160或2048×1080的电影投影仪那样的、具有远高于1.33:1,即16:9、16:10或1.896:1,的纵横比的成像器。

    40、在上述方法中,所述基于活塞式像素的相位调制器具有正方形电极以及正方形或长方形像素。

    41、本发明的实施例提供了一种用于投影仪的光学装置,其适于在一位置处组合加高亮光束和基线光束,并在加高亮光束与基线光束进行组合的位置处且在角度扩展漫射器之前提供来自所述加高亮光束的经转向的光,所述装置包括:

    42、-诸如三色激光源的多色激光源,其向每种颜色的积分器(诸如每种颜色的光纤)提供光,用以制备经准直的光束(即,具有小于50mm.mrad的光束参数积)。

    43、-光学系统,其中,所述经准直的光束被实施作为每个空间相位调制器的有效区域上的会聚照射和/或离开每个空间相位调制器而要入射在第一中间目标图像上的会聚照射,

    44、-第一中间目标图像小于每个空间相位调制器的有效区域(例如小5%、10%或小超过15%),并且所述会聚照射以如下方式被实施:使离开每个空间相位调制器的镜面光束提供未经转向的光,并且所述未经转向的光入射在所述第一中间目标图像上并且在所述第一中间目标图像上具有与所述第一中间目标图像的尺寸相匹配的尺寸。匹配意指未经转向的光以下此方式落在所述第一目标图像上:使第一目标图像场的至少85%由未经转向的光的至少75%的光强度照射,所述未经转向的光入射在所述第一中间目标图像的中心处。优选地,所述未经转向的光的完全通量的至少85%落在所述第一中间目标图像区域内。

    45、-上述装置从所述每种颜色的积分器或光纤延伸到每种颜色的空间相位调制器的光学中继系统。

    46、-上述装置包括第二中继光学系统,所述第二中继光学系统将第一中间图像成像在第二中间目标图像上,并且使所述高亮光束成为远心的。

    47、上述装置包括用于三色的加高亮光束的组合器,所述组合器通过将一组两个二向色镜以使三色光束在到达第二中间图像时能够共享相同的光轴的方式放置在每种颜色的、位于用于该颜色的空间相位调制器和共同的第二中间图像之间的光路中。第一二向色镜可以组合两种原色,诸如红色光束和绿色光束,第二二向色镜然后将例如蓝色光束的第三种原色添加到经组合的红色光束和绿色光束。

    48、上述装置包括由激光二极管以每种原色波长汇集而成的基线光束,所有光束都被收集到均化光学器件中,所述均化光学器件递送组合光束,所述组合光束具有的展度类似于在所述第二中间图像处的所述加高亮光束的展度并且小于成像器和投影透镜的展度的1/8。

    49、上述装置包括用于将所述基线光束和加高亮光束通过成角度光束组合进行组合的组合器,其中,基线光束和高亮光束在第二中间目标图像平面上共享相同尺寸,并且其中加高亮光束和基线光束经由小的束间角进行组合,所述束间角小于加高亮光束和基线光束的各自角度尺寸的两倍。

    50、上述装置包括在第二中间图像之后定位的漫射器,该漫射器用于以如下方式在第二中间图像的平面处扩展高亮光束和基线光束:优化高亮光束和基线光束的扩展直到达到投影透镜的成像引擎所接受的角度极限。

    51、上述装置包括为每种颜色的至少一个相位调制器,所述至少一个相位调制器纵横比不同于1,并且相对于成像器的纵横比的比率不同于1。

    52、上述装置包括基于活塞式像素的相位调制器,所述基于活塞式像素的相位调制器例如具有诸如长方形的纵横比的、非正方形的纵横比像素,其适用于如用于分辨率为4096×2160或2048×1080的电影投影仪那样的、具有远高于1.33:1,即16:9、16:10或1.896:1,的纵横比的成像器。

    53、在上述装置中,其中所述基于活塞式像素的相位调制器具有正方形电极以及正方形或长方形像素。

    54、另外的方面和示例实施例在附图中示出和/或在下面的描述中进行描述。

    55、需要强调的是,本发明涉及上述特征彼此以及与所附权利要求的任何一个特征或特征的任何组合的所有组合,即使这些特征被记载在不同的权利要求中。


    技术特征:

    1.一种用于向第一中间目标图像提供经转向的光形式的加高亮光束的多色光学组件,所述多色光学组件包括用于生成基线光束的基线光路,所述光学组件具有提供所述经转向的光形式的加高亮光束的加高亮光路,所述光学组件被配置用于将所述经转向的光形式的加高亮光束与所述基线光束进行组合以形成组合光束,其中,所述多色光学组件适于通过以下项为每种颜色配置所述加高亮光束:

    2.根据权利要求1所述的多色光学组件,其中,为了与所述第一目标图像的尺寸相匹配,所述未经转向的光以下此方式落在所述第一中间目标图像上:使所述第一目标图像区域的至少85%由入射在所述第一中间目标图像的中心处的所述未经转向的光的至少75%的光强度照射。

    3.根据权利要求1或2所述的多色光学组件,其中,未经转向的光的完全通量的至少85%落在所述第一中间目标图像区域内。

    4.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,透镜被配置用于会聚所述经转向的光。

    5.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述加高亮光束是随机偏振的或是非偏振的。

    6.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述基线光束由三原色光源的光束构成,所述三原色光源的光束共享一通用积分器,并被组合成白光束。

    7.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述加高亮光束具有呈第一分辨率的照射轮廓,并且所述加高亮光束与具有可选的长方形照射轮廓的所述基线光束组合,并且其中,所述组合光束被中继到使图像具有高于所述第一分辨率的第二分辨率的成像器。

    8.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述每种颜色的空间相位调制器是基于活塞的空间相位调制器。

    9.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述加高亮光束与所述基线光束在角度空间中组合。

    10.根据权利要求9所述的多色光学组件,包括漫射器,并且其中,经组合的加高亮光束和基线光束在它们已经组合并通过所述漫射器之后在角度空间中重叠。

    11.根据权利要求7至10中任一项所述的多色光学组件,其中,所述经转向的光形式的加高亮光束与所述基线光束组合,并且所述加高亮光束与所述基线光束以被涵盖在内的锐角进行会聚。

    12.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,还包括成像器,并且其中,至少一个漫射器位于所述第一中间目标图像与所述成像器之间的光路中,并且其中,所述漫射器增加所述组合光束的角度扩展。

    13.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,还包括中继光学系统,所述中继光学系统将所述第一目标图像成像在第二目标图像上,其中使所述加高亮光束为远心的。

    14.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述第一中间目标图像比所述空间相位调制器的有效区域小至少5%、10%或15%,或甚至更小。

    15.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,在所述加高亮光路中的积分器是光纤。

    16.根据权利要求15所述的多色光学组件,其中,所述光纤具有小于50mm.mrad的光束参数积。

    17.根据权利要求15或16的所述的多色光学组件,其中,所述光纤的芯部的横截面是长方形的。

    18.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述空间相位调制器由进入光照射,所述进入光是所述每种颜色的经均化且准直的光束,所述空间相位调制器将镜面反射的“未经转向的”光反射到具有相同尺寸的所述第一中间目标图像,并且其中,所述空间相位调制器被配置用于使所述进入光转向至所述第一中间目标图像中的单个中心光斑。

    19.根据权利要求18所述的多色光学组件,其中,所述进入光是入射到所述空间相位调制器上的经会聚的所述加高亮光束,并且所述每种颜色的空间相位调制器反射所述进入光,从而提供所述加高亮光束的进一步会聚。

    20.根据权利要求18或19所述的多色光学组件,包括位于所述空间相位调制器前方的凸透镜,所述凸透镜被配置用于会聚所述加高亮光束,以便从所述空间相位调制器的所述有效区域的尺寸减少到所述第一中间目标图像的尺寸。

    21.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,还包括光束组合系统,所述光束组合系统被配置用于将来自所述基线光路的三条有色基线光束与来自所述加高亮光路的三条有色加高亮光束进行组合,并且其中,所述光束组合系统以如下方式位于所述每种颜色的空间相位调制器和第二目标图像之间:使所述三条有色加高亮光束在到达第二目标图像处时共享同一加高亮光路。

    22.根据权利要求21所述的多色光学组件,其中,所述光束组合系统包括一组两个二向色镜,所述一组两个二向色镜被放置在所述加高亮光路中并配置用于将三原色的路径组合成共用路径。

    23.根据权利要求22所述的多色光学组件,其中,第一二向色镜被配置用于组合两种原色,并且第二二向色镜被配置用于将第三原色添加至经组合的两种原色中。

    24.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述基线光束由具有每种原色的波长的光束汇集而成,光束汇集中的所有光束均被收集到均化光学器件中,所述均化光学器件被配置用于递送具有一展度的组合光束,所述展度与所述第二中间目标图像处的所述加高亮光束的展度相同,并且小于被配置用于形成最终图像并向投影透镜提供所述最终图像的成像器的展度的1/8。

    25.根据权利要求24所述的多色光学组件,包括成角度光束组合系统,其中,所述基线光束与所述加高亮光束在所述第二中间目标图像上共享相同的尺寸,并且其中,所述基线光束与所述加高亮光束经由束间角进行组合,所述束间角小于所述加高亮光束与所述基线光束中的每一个的角度尺寸的二倍。

    26.根据权利要求25所述的多色光学组件,其中,漫射器位于所述第一中间目标图像或所述第二中间目标图像之后,用于以如下方式扩展所述第一中间目标图像或所述第二中间目标图像的平面处的角度:使光束扩展处入所述成像器与所述投影透镜所接受的角度极限内。

    27.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述每种颜色的空间相位调制器利用非偏振光或随机偏振光工作。

    28.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述空间相位调制器是可编程设计的透镜或可动态寻址的光转向部件,并被配置用于接收用于产生所述加高亮光束到所述第一中间目标图像中的特定区块的转向的相位光栅,所述区块在一个或多个附加步骤中被中继到被配置用于形成最终图像的成像器上。

    29.根据权利要求22至28中任一项所述的多色光学组件,其中,在所述加高亮光束照射所述空间相位调制器之后被反射或透射的加高亮光被反射或透射并且以仅一个“转向”阶数落在所述第一中间目标图像上,并且被镜面反射或透射的未经转向的光与非衍射光入射在所述第一中间目标图像上。

    30.根据权利要求29所述的多色光学组件,其中,一个阶数的经转向的光落在所述第一中间目标图像上,并且经转向的光的其它衍射阶数被排除而不落入所述第一中间目标图像的同一区域中。

    31.根据权利要求30所述的多色光学组件,其中,所述被镜面反射或透射的未经转向的色光入射在相同的第一中间目标图像上。

    32.根据权利要求31所述的多色光学组件,其中,经会聚的经转向的光照射入射到每个空间相位调制器的所述有效区域上。

    33.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,所述组合光束被中继到成像器。

    34.根据权利要求33所述的多色光学组件,其中,所述组合光束被从所述成像器传递到投影透镜。

    35.根据前述权利要求中任一项所述的多色光学组件,其中,高亮峰值因数为至少5、10、20、30、40或50,或小于50。

    36.一种用于向第一中间目标图像提供经转向的光形式的加高亮光束的方法,包括以下步骤:

    37.根据权利要求36所述的方法,其中,为了与所述第一中间目标图像的尺寸相匹配,以如下方式将所述未经转向的光入射在所述第一中间目标图像上:使所述第一目标图像区域的至少85%用入射在所述第一中间目标图像的中心处的所述未经转向的光的至少75%的光强度照射。

    38.根据权利要求36或37所述的方法,其中,未经转向的光的完全通量的至少85%落在所述第一中间目标图像区域内。

    39.根据权利要求38所述的方法,其中,会聚的经转向的光照射入射到每个空间相位调制器的有效区域上。

    40.根据权利要求38或39所述的方法,其中,所述经转向的光通过透镜会聚。

    41.根据权利要求36至40中任一项所述的方法,其中,所述加高亮光束是随机偏振的或是非偏振的。

    42.根据权利要求36至41中任一项所述的方法,包括将来自三原色光源的光束构成所述基线光束,并将所述三原色光源的光束组合成白光束,其中所述三原色光源共享通用积分器。

    43.根据权利要求36至42中任一项所述的方法,其中,所述加高亮光束具有呈第一分辨率的照射轮廓,并且所述加高亮光束与具有可选的长方形照射轮廓的所述基线器光束组合,所述组合光束被中继到具有高于所述第一分辨率的第二分辨率的成像器。

    44.根据权利要求36至43中任一项所述的方法,其中,所述每种颜色的空间相位调制器是基于活塞的相位调制器。

    45.根据权利要求36至44中任一项所述的方法,其中,在角度空间中组合所述加高亮光束与所述基线光束。

    46.根据权利要求45所述的方法,其中,经组合的加高亮光束与基线光束在它们已经被组合并通过漫射器之后在角度空间中重叠。

    47.根据权利要求43至46中任一项所述的方法,包括将所述经转向的光形式的加高亮光束与所述基线光束组合,并且所述加高亮光束与所述基线光束以被涵盖在内的锐角进行会聚。

    48.根据权利要求36至47中任一项所述的方法,还包括成像器,并且其中,至少一个漫射器位于所述第一中间目标图像与所述成像器之间的光路中,并且其中,所述漫射器增加所述组合光束的角度扩展。

    49.根据权利要求36至48中任一项所述的方法,包括通过中继光学系统将所述第一目标图像成像在第二中间目标图像上,并且使所述加高亮光束成为远心的。

    50.根据权利要求36至49中任一项所述的方法,其中,所述第一中间目标图像比所述空间相位调制器的有效区域小至少5%、10%或15%,或甚至更小。

    51.根据权利要求36至50中任一项所述的方法,其中,所述积分器是光纤。

    52.根据权利要求51所述的方法,其中,所述光纤具有小于50mm.mrad的光束参数积。

    53.根据权利要求51或52所述的方法,其中,所述光纤的芯部的横截面是长方形的。

    54.根据权利要求36至53中任一项所述的方法,包括通过进入光照射所述空间相位调制器,所述进入光是所述每种颜色的经均化且准直的光束,并且所述空间相位调制器将镜面反射的“未经转向的”光反射到具有相同尺寸的所述第一中间目标图像上,并使所述进入光转向至所述第一中间目标图像中的单个中心光斑。

    55.根据权利要求54所述的方法,其中,所述进入光是入射到所述空间相位调制器上的经会聚的所述加高亮光束,并且所述方法包括通过所述每种颜色空间相位调制器反射所述进入光,从而进一步会聚所述加高亮光束。

    56.根据权利要求36至55中任一项所述的方法,其中,通过位于所述空间相位调制器的正前方的凸透镜来会聚所述加高亮光束,从而从所述空间相位调制器的有效区域的尺寸减小到所述第一中间目标图像的尺寸。

    57.根据权利要求36至56中任一项所述的方法,还包括通过光束组合系统将来自所述基线光路的三条有色基线光束与来自所述加高亮光路的三条有色加高亮光束进行组合,所述光束组合系统以如下方式位于所述每个颜色的空间相位调制器与第二中间目标图像之间:使所述三条有色加高亮光束在到达所述第二中间目标图像时共享同一加高亮光路。

    58.根据权利要求57所述的方法,包括经由所述光束组合系统的一组两个二向色镜将来自所述基线光路的三条有色基线光束与来自所述加高亮光路的三条有色加高亮光束进行组合,所述一组两个二向色镜以如下方式放置在每种颜色的、位于该颜色的所述空间相位调制器和共同的第二中间图像之间的所述加高亮光路中:使三色光束在到达所述第二中间图像时能够共享同一光轴。

    59.根据权利要求58所述的方法,包括第一二向色镜组合红色光束和绿色光束,并且第二二向色镜还将蓝色光束添加至经组合的红色光束和绿色光束。

    60.根据权利要求58或59所述的方法,其中,所述第一二向色镜或所述第二二向色镜放置为与光束方向成45°,从而使得一种颜色的一条光束穿过所述第一二向色镜,而沿垂直方向呈现的第二光束被反射到同一光轴上的同一方向。

    61.根据权利要求36至60中任一项所述的方法,其中,所述基线光束由具有每种原色波长的光束汇集而成,并且其中,所述汇集中的所有光束均被收集到均化光学器件中,所述均化光学器件递送具有一展度的组合光束,所述展度与在所述第二中间目标图像处的所述加高亮光束的展度相似,并且小于用于形成最终图像并将所述最终图像提供给投影透镜的成像器的展度的1/8。

    62.根据权利要求61所述的方法,包括成角度光束组合系统,其中,所述基线光束和加高亮光束在所述第二中间目标图像上共享相同的尺寸,并且其中,所述基线光束与所述加高亮光束经由束间角组合,所述束间角小于所述加高亮光束和所述基线光束中的每一个各自的角度尺寸的二倍。

    63.根据权利要求62所述的方法,包括通过位于所述第一中间目标图像或所述第二中间目标图像之后的漫射器、以如下方式扩展所述第一中间目标图像或所述第二中间目标图像的平面处的角度:使光束扩展处于所述成像器与所述投影透镜所接受的角度极限内。

    64.根据权利要求36至63中任一项所述的方法,其中,所述每种颜色的空间相位调制器利用非偏振光或随机偏振光工作。

    65.根据权利要求36至64中任一项所述的方法,其中,所述空间相位调制器是可编程设计的透镜或可动态寻址的光转向部件,并且所述空间相位调制器接收用于产生所述加高亮光束到所述第一中间目标图像中的特定区块的转向的相位光栅,所述区块在一个或多个附加步骤中被中继到形成最终图像的成像器上。

    66.根据权利要求59至65中任一项所述的方法,其中,在所述加高亮光束照射所述空间相位调制器之后被反射或透射的加高亮光被反射或透射并且以仅一个“转向”阶数落在所述第一中间目标图像上,并且被镜面反射或透射的所述未经转向的光与非衍射光入射在所述第一中间目标图像上。

    67.根据权利要求36至66中任一项所述的方法,其中,所述组合光束被中继到成像器。

    68.根据权利要求67所述的方法,其中,所述组合光束被从所述成像器传递到投影透镜。

    69.根据权利要求36至68中任一项所述的方法,其中,所述加高亮光束的高亮峰值因数为至少5、10、20、30、40或50,或小于50。

    70.一种包括数字处理装置的控制器,所述控制器适于控制具有基线光束和加高亮光束的投影仪中的空间相位调制器的运行,所述控制器适于控制所述空间相位调制器以从所述加高亮光束生成动态变化的经转向的光以及未经转向的光,并适于控制空间光调制器以从所述未经转向的光、所述经转向的光和所述基线光束的组合中生成用于投影的图像,所述经转向的光在图像中产生高亮。


    技术总结
    一种用于向第一中间目标图像(62)提供经转向的光形式的加高亮光束(40)的多色光学组件(10),包括用于产生基线光束(42)的基线光路(14),所述多色光学组件(10)具有提供经转向的光形式的加高亮光束(40)的加高亮光路(12),所述多色光学组件(10)被配置用于将经转向的光形式的加高亮光束(12)与基线光束(42)进行组合以形成组合光束。高亮光路(12)包括:多色激光源(1、3、5),其向每种颜色的积分器(2、4、6)提供光,每种颜色的积分器为每种颜色提供经均化且准直的光束;每种颜色的空间相位调制器(2‑7、4‑7、6‑7),其中每种颜色的经均化且准直的光束入射到每种颜色的空间相位调制器(2‑7、4‑7、6‑7)上,并且通过每种颜色的空间相位调制器(2‑7、4‑7、6‑7)对每种颜色进行相位调制,每个空间相位调制器具有有效空间相位调制区域;以及用于会聚的器件,其用于对待入射在第一中间目标图像(62)上加高亮光束(40)的经转向的光进行会聚。在第一种情况下,入射在第一中间目标图像(62)上的经会聚的经转向的光所照射的照射区域小于有效空间相位调制区域。在第二种情况下,用于会聚的器件被配置用于将每种颜色的经均化且准直的光束会聚到空间相位调制器(2‑7、4‑7、6‑7)上。对于两种情况,经会聚的经转向的光照射被以使加高亮光束(40)的未经转向的光的镜面光束与第一中间目标图像(62)的尺寸相匹配的方式实现。

    技术研发人员:伯特·马克西穆斯,丹尼尔·兰伯特,德赖斯·多纳尔特
    受保护的技术使用者:巴科股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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