非成像光子集中器制造技术

一种光子集中器（３０），其包括　　　　成像光子集中器（１３），其将来自源（７０）的光子集中成像点（１４）；以及　　　　非成像光子集中器（３０），其具有，　　　　基本上在该像点附近耦合到该成像光子集中器的入口孔径（３３），以及　　　　出口孔径（３５），　　　　其中入口孔径比出口孔径大。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及光学显示系统。更准确地说，本专利技术涉及一种具有改进的光投影效率的光学显示系统。典型的投影系统包括明亮白光的弧光灯源、将白光分离成红、绿和蓝光谱分量的方法、以及用于两维成像的空间光调制器(SLM，也被称为光阀)，每个光谱分量生成一幅彩色图像。SLM响应于计算机或者另一个诸如电视调谐器、VCR、HDTV广播或者DVD播放器的视频源产生的模拟或者数字视频信号执行空间和时间调制。尽管还存在诸如青、黄、品红以及可选的白色平面的其他的彩色分离技术，但是SLM通常生成红、绿、蓝色平面的连续图像。然后光学重组彩色平面并且将其投影到屏幕上，或者它们可以以观众仅能察觉到单幅图像的速率依次在屏幕上暂时闪现。目前的弧光灯源存在几个问题。最经常使用的灯源是水银蒸汽弧光灯。该灯针对给定的瓦数产生最多的光线并且具有小点光源。但是，与其它的技术相比，它的使用寿命较短并且产生的光线在光谱中缺少红色光谱。此外，水银是一种危险物质，很多国家都限制或者直接禁止使用。尽管其他的灯泡技术也可以替代水银蒸汽弧光灯，但是没有一种能够具有水银蒸汽弧光灯所具有的允许产生小的高亮度投影仪的效率和小的光斑尺寸。因此，需要一种解决方案来允许其它的灯泡技术与水银蒸汽弧光灯竞争。大多数数字投影仪基于投影仪放置到投影屏上的屏幕光通量来竞争。尽管投影仪市场上的竞争非常激烈，成本考虑以及尺寸的限制已经限制了针对其他光源的更有效的光学设计的发展。存在一种克服与弧光灯灯泡、尤其是与水银蒸汽型弧光灯灯泡相关的问题的需要。由于非弧光灯的非点光源特性，简单地用非弧光灯替代弧光灯不会提供满意的竞争解决方案。附图简述参照下面的附图来更好地理解本专利技术。附图的元件并不需要彼此之间成比例。相反，重点在于对本专利技术进行清楚的解释。而且，在几幅视图中，相同的参考标记指出相应的类似部分。附图说明图1是传统的投影系统的示例性的横截面示意图。图2是包括本专利技术的实施例的投影系统的示例性方框图。图3是本专利技术的实施例的示例性横截面示意图。图4是本专利技术的可替换的实施例的示例性横截面示意图。图5A-5F是针对本专利技术的各个实施例的定位色轮的示例性横截面视图。图6A-6E是本专利技术的各个可替换的实施例的示例性横截面视图。图7A-7D是本专利技术的各个附加的可替换实施例的示例性横截面视图。图8A-8D是能够被本专利技术的实施例所使用的各种光源的示例性实施例。图9是表明可用于构造本专利技术的实施例的示例性制造步骤的方框图。图10A是也已知为温斯顿集能器的传统的复合抛物形聚光器的横截面视图。图10B是在本专利技术的一些实施例中使用的非成像光子集中器(在此被定义为Pate收集器)的横截面视图。图11是并入本专利技术的实施例的示例性投影光学系统的横截面示意图。图12-15是并入本专利技术的实施例的用于光源的示例性集成反射器。图16A-16F是本专利技术的示例性集成NIPC和空间均化器实施例的透视图、前视图和横截面视图。优选的和可替换的实施例的详述下面是执行本专利技术的目前已知的最好模式的详细描述。该描述并不是限制性的，仅是为了说明本专利技术的一般规则。注意为了简明，省略了对与本专利技术无关的投影系统部件的详细讨论。本专利技术也应用于宽范围的显示技术和显示系统，该显示技术和显示系统包括目前正在开发以及还未被开发的技术和系统。例如，尽管下面参照数字微型反射镜投影仪来描述各种示例性投影系统，但是诸如磁流变(magnetorehological)、衍射的、透射的、全息的等其它类型的空间光调制器(SLM)同样可应用于本专利技术。本专利技术的实施例中的光学设备能够广泛应用于光学设备技术，并且能够用各种光学材料制成。下面的描述讨论了几种以反射实施例实现的本专利技术的光学设备的实施例，因为目前可用的光学设备大多是利用反射光学器件制造的，并且本专利技术的多数常用应用都涉及反射光学器件。无论怎样，本专利技术也可以在反射的、衍射的、全息的、以及反射与上述技术的组合中有利实现。因此，本专利技术不意图被限制为那些以反射的光学器件制造的设备，而是将包括以一种或者多种可用的光学方法和本领域技术人员可用的技术单独或者组合制造的设备。应当注意附图并不是按比例绘制的。而且，光学元件的各个不同部分也不是按比例绘制的。相对于其他尺寸来说夸大了某些特定的尺寸，以便提供对本专利技术更为清楚地说明和理解。而且，特定实施例的反射表面是以较宽的粗体线表示的，以表明反射涂层。其他实施例也可具有反射表面，为了描述的简明而没有绘出，但是并不意味着将其限定为没有反射涂层。此外，尽管这里所述的实施例是以具有长度和宽度的各个不同区域的二维视图表示的，但是应当清楚地理解这些区域仅是实际上三维结构的设备的一部分的示例。因此，当在实际设备上制造时，这些区域具有包括长、宽和厚度的三维尺寸。尽管，大多数三维尺寸结构是所示的二维结构的横向旋转，但是具有类似的纵向横截面部分的其他三维结构同样存在，诸如横向矩形形状(例如，在厚度和宽度尺寸上线性延伸横截面)，并且这些结构也被视为落在本专利技术的范围和精神内。更进一步，尽管示出沿着纵轴的横截面的不同的实施例，但是本实施例的不同部分可以具有横截面外形。例如，对于集成NIPC和集成棒，NIPC可具有圆形的横截面，而集成棒可具有矩形的横截面。这里所描述的本实施例期望可能覆盖各种可能的横截面组合并且仍然落在本专利技术的范围和精神内。而且，尽管本专利技术是通过针对投影仪设备的优选实施例描述的，但是这些描述并不是限制本专利技术的范围或者应用。这些描述并不意图将本专利技术的投影仪设备限制在所示的物理结构上。这些结构被包含以表明本专利技术的实用和应用到目前优选的和可替换的实施例中。图1是在典型的传统投影设备中使用的光学显示系统的示意性方框图。该光学显示系统包括光源10、色轮16、空间均化器20、SLM40以及成像光学器件50。光源10包括椭圆反射镜13以及灯泡70。灯泡70通常是水银蒸汽弧光灯，该水银蒸汽弧光灯在优选为白光的椭圆的第一焦点(物点)处产生小火球17，该白光被成像(聚焦)到第二焦点从而在空间均化器20的入口处产生像点14。光源10既产生一组会聚到像点14的聚焦光线15，又产生一组不会聚到像点14的散射光线11。色轮16围绕色轮轴18旋转以呈现一个或者多个彩色部分(例如红-绿-蓝、红-绿-蓝-白、或者红-绿-蓝-红-绿-蓝，来列举)，以便将来自光源10的白光转换为彩色的时间序列。但是水银灯通常缺乏所产生的红色光谱的数量，因此产生灰白色光，该灰白色光必须由色轮或者其他机构来校正。色轮16是能够产生彩色序列的多个色度发生器56(参见图2)中的一个。空间均化器20被示为集成棒22，该集成棒22被用来产生从出口26的横截面外形中发射的光线中的均匀亮度。像点14处的聚焦光在入口24以基于椭圆反射镜的光学设计的第一角度19(通常称为锥形半角)进入集成棒22。通常，集成棒22具有矩形的横截面外形(与图示的纵向截面相对)，以将光转换成矩形图像从而集中在相应成比例的矩形的SLM40上。大多数集成棒22都被构造为中空的矩形盒子并且在内侧涂敷高反射涂层，以允许入射光线反射离该表面，因此对光空间均化，以便将其均匀地分布在横截出口孔径上从而产生离开集成棒22的出口26的光线横截面中的均匀亮度。通常，对于传统的矩形集成棒22，光以第一角度19射出出口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·帕特，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：