投影用长寿命光学装置及应用该光学装置的投影显示系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种光学装置或投影灯，其包括有镜像反射器。所述镜像反射器包括有第一子抛物杯和第二子抛物杯，每个子抛物杯都具有光轴、位于所述光轴上的焦点和与光轴垂直的出射面，两个子抛物杯的出射面平行相对。当一光源的灯弧位于第一子抛物杯的焦点上时，所述光源的灯弧发出的光线经过第一子抛物杯的反射后投射到镜像反射器上的第二子抛物杯上，该第二子抛物杯将投射至其上的光线汇聚到其焦点上以形成灯弧像。这样，可以使用透镜组或光棒直接处理灯弧像发出的光线，从而使所述投影灯具有了寿命长、发散小等特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

投影用长寿命光学装置及应用该光学装置的投影显示系统
本技术涉及光学领域，尤其是涉及一种涉及光学装置及应用该光学装置的投影显不系统。
技术介绍
超高压汞灯UHP (Ultra High Performance)是目前应用比较广泛的一种投影显示系统的光源。图IA示出了一种传统UHP投影灯的结构示意图。如图IA所示，所述UHP投影灯包括抛物反射杯120和位于抛物反射杯120的焦点上的灯弧110，所述灯弧110发出的光线经抛物反射杯120的反射以接近平行光的形式出射，其中所述抛物反射杯120的内表面为抛物反射面。图IB为图IA示出的UHP投影灯的光学原理示意图。如图IB所示，由于灯弧110 存在长度，使得焦点以外的部分发出的光不能够被抛物反射杯120会聚成平行光，且离焦点越远发散越大。考虑Y = 2f高度的反射情况，如图1B，有tan(e1/2) =(1/肚，其中^为抛物反射面的焦距，d为灯弧长度，θ为Y = 2f时的发散角。当灯弧长度d = 1mm，抛物反射面的焦距f = 6. 6mm时，计算可得θ 1/2 = 2. 17°，则对于65mm*70mm 口径的UHP投影灯来说，扩展量 Etendue = π Asin2 ( θ 1/2) = 3. 14*4550*sin2 (2. 17° ) = 20. 5。随着使用时间的延长，灯弧110会逐渐变长，而光线的会聚性会随之变差。由于 Kendue与发散角θ的平方关系，Vendue值会变得很大。图IC为图IA示出的UHP投影灯的灯弧长对光通量的曲线示意图。如图IC所示，灯弧长度为Imm时，θ1/2 = 2. 17°， Etendue 为 20. 5，光通量大约为 6000Lumens ；灯弧长度为 1. 8mm 时，θ 1/2 = 3. 9°，Etendue 增大至66，光通量约为3000多Lumens，亮度只有初期的一半了。这样，所述传统UHP投影灯的寿命也会比较短，一般都在3000小时左右。因此，希望提出一种改进的投影灯及相关方案来克服上述问题。
技术实现思路
本技术的目的之一在于提供一种可以用于投影显示系统中的改进的光学装置。本技术的目的之二在于提供一种使用上述光学装置的投影显示系统。为了解决上述问题，根据本技术的一个方面，本技术提供了一种光学装置，其包括有镜像反射器。所述镜像反射器包括有第一子抛物杯和第二子抛物杯，每个子抛物杯都具有光轴、位于所述光轴上的焦点和与光轴垂直的出射面，两个子抛物杯的出射面平行相对，当一光源的灯弧位于第一子抛物杯的焦点上时，所述光源的灯弧发出的光线经过第一子抛物杯的反射后投射到镜像反射器上的第二子抛物杯上，该第二子抛物杯将投射至其上的光线汇聚到其焦点上以形成灯弧像。进一步的，所述两个子抛物杯分别由两个大小不同的抛物杯分离而成或分别由一个或两个大小相同的抛物杯分离而成。进一步的，所述镜像反射器还包括有连接构件，利用所述连接构件将两个子抛物杯固定在一起。更进一步的，所述连接构件包括有本体和开设于本体两侧的凹槽，所述两个子抛物杯的出射面的边缘分别固定于连接构件的本体两侧的凹槽内。更进一步的，所述连接构件包括有本体和开设于本体内表面的凹槽，所述两个子抛物杯的出射面的凸缘固定于连接构件的本体内表面的凹槽内。进一步的，所述镜像反射器还包括有具有一个焦点的回复反射器，所述回复反射器具有球形反射性表面，其与所述镜像反射器相对放置，所述光源的灯弧同时也位于所述回复反射器的焦点上，所述光源投射至所述回复反射器的光线经过所述回复反射器的反射后被重新汇聚到其焦点上，随后再次被投射到所述镜像反射器上。进一步的，其还包括有扩束透镜组和复眼透镜组，所述扩束透镜组用于对来自所述灯弧像的光线进行扩束，之后耦合至复眼透镜组进行勻光处理。进一步的，其还包括有其灯弧位于第一子抛物杯的焦点上的光源。根据本技术的另一个方面，本技术提供了一种投影显示系统，其包括光学装置，其发出混合白光；光学引擎，基于所述混合白光以及数据图像生成光学图像；投影镜头，将所述光学图像进行投影。所述光学装置包括镜像反射器、回复反射器和光源。所述镜像反射器包括有第一子抛物杯和第二子抛物杯，每个子抛物杯都具有光轴、位于所述光轴上的焦点和与光轴垂直的出射面，两个子抛物杯的出射面平行相对，所述光源的灯弧位于第一子抛物杯的焦点上，所述光源的灯弧发出的光线经过第一子抛物杯的反射后投射到第二子抛物杯上，该第二子抛物杯将投射至其上的光线汇聚到其焦点上以形成灯弧像，所述回复反射器具有球形反射性表面，其具有一个焦点，并与所述镜像反射器的第一子抛物杯相对放置，所述光源的灯弧同时也位于所述回复反射器的焦点上，所述光源投射至所述回复反射器的光线经过所述回复反射器的反射后被重新汇聚到其焦点，随后再次被投射到所述镜像反射器的第一子抛物杯上。进一步的，所述光学装置还包括有扩束透镜组和复眼透镜组，所述扩束透镜组用于对来自所述灯弧像的光线进行扩束，之后耦合至复眼透镜组进行勻光处理。与现有技术相比，在本技术中采用所述镜像反射器可以得到与灯弧大小一致的灯弧像，从而可以使用透镜组或光棒直接处理灯弧像发出的光线，从而使所说投影灯具有了寿命长、发散小等特点。关于本技术的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式中详细描述。附图说明结合参考附图及接下来的详细描述，本技术将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中图IA示出了一种传统UHP投影灯的结构示意图；图IB为图IA示出的UHP投影灯的光学原理示意图；图IC为图IA示出的UHP投影灯的灯弧长对光通量曲线的示意图；图2为本技术中的投影灯在一个实施例中的结构示意5图3A为图2中的投影灯在第一应用示例中的结构示意图；图;3B为图2中的投影灯在第二应用示例中的结构示意图；图3C为图2中的投影灯在第三应用示例中的结构示意图；图4为本技术中的投影灯在另一个实施例中的结构示意图；图5为本技术中的投影灯与现有投影灯的光衰曲线对比示意图；图6为本技术中的投影灯与现有投影灯的灯弧长对光通量曲线的对比示意图；图7为采用本技术中的投影灯的LCD投影显示系统在一个实施例中的结构示意图；图8为采用本技术中的投影灯的LCOS投影显示系统在一个实施例中的结构示意图；图9A-9G为本技术中的一种镜像反射器在第一实施例中的结构及制造过程示意图；图10A-10C为本技术中的一种镜像反射器在第二实施例中的结构及制造过程示意图；图11A-11E为本技术中的一种镜像反射器在第三实施例中的结构及制造过程示意图；和图12A-12D为本技术中的另一种镜像反射器在一个实施例中的结构及制造过程示意图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。本技术的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来呈现，其直接或间接地模拟本技术中的技术方案的运作。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光学装置，其特征在于：其包括有镜像反射器，所述镜像反射器包括有第一子抛物杯和第二子抛物杯，每个子抛物杯都具有光轴、位于所述光轴上的焦点和与光轴垂直的出射面，两个子抛物杯的出射面平行相对，当一光源的灯弧位于第一子抛物杯的焦点上时，所述光源的灯弧发出的光线经过第一子抛物杯的反射后投射到镜像反射器上的第二子抛物杯上，该第二子抛物杯将投射至其上的光线汇聚到其焦点上以形成灯弧像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴，定世宇，
申请(专利权)人：武汉全真光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83