【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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
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、本专利技术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。本专利技术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、本专利技术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、本专利技术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、在本专利技术的任何实施例中，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、本专利技术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。本专利技术实施例可以获得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、本专利技术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。本专利技术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本文档来自技高网...
【技术保护点】
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
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...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
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...
【专利技术属性】
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，
申请(专利权)人：巴科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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