用于数字投影的暗态遮光板制造技术

一种用于数字投影仪的光调制组件，包括：提供照明光束（18）的固态光源；具有多个可倾斜微镜（66）的空间光调制器（60），每个微镜驱动为相对于倾斜轴在提供亮态光的第一倾斜位置（64）与提供暗态光的第二倾斜位置（65）之间倾斜，并且其中微镜在第一倾斜位置与第二倾斜位置之间倾斜时使照明光束沿着限定偏斜平面（67）的弧形路径偏斜；以及与光轴（O）并排设置并且在来自微镜的暗态光（23）的路径上的遮光板（30），所述遮光板具有适用于吸收来自空间光调制器上的微镜的暗态光的光捕集表面（54），所述光捕集表面具有多个以斜角从光捕集表面向外延伸的凸出鳍片（32）。

【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用来形成和投影数字图像的仪器，并且更具体地涉及一种经改进的仪器和方法，用来与吸收由光吸收产生的伴热一起来吸收从光调制器中排出的未使用的暗态光。
技术介绍
为了与传统的高端胶片投影系统竞争并且提供称为电子或数字电影的技术，数字投影机必须能够达到大约10，000流明的亮度级别，投影到对角线是大约40英尺大小的屏幕上。屏幕的范围需要在任何地方是5，000流明至40，000流明。除了这样苛刻的亮度需求，这些投影机还必须提供高分辨率(至少2048x1080像素)并且提供大约2000 1的对比率和宽阔的色域。某些商业化的数字电影投影机设计已证实能达到这种性能级别。然而，为了数字 电影系统的广泛采用，仍然必须克服可用性和成本方面的重大障碍。通常，满足必要的性能需求的数字投影仪每个花费超过$50，000，并且所述投影仪使用的高瓦数氙弧灯每隔500至2000小时就需要更换，而典型的灯更换成本通常超过$1000。多色数字电影投影的投影解决方案中广泛使用的一种空间光调制器(SLM)为数字光处理器(DLP)，所述数字光处理器是得克萨斯州达拉斯市的德州仪器公司(TexasInstruments, Inc. , Dallas, TX.)开发的数字微镜装置(DMD)。以DLP为基础的投影机已展现可为大多数投影应用，从桌面到大型的电影院，提供必要的光通量、对比率和色域的能力。DLP装置在许多专利中有描述，例如，Hornbeck的第4，441，791号美国专利、第5，535，047号美国专利以及第5，600, 383号美国专利。重要的是，DLP装置可与固态光源(例如激光器)一起使用。众所周知，在相对光谱纯度和潜在高亮度级别方面，激光器优于其他类型的光源。固态激光器有望在聚光本领、耐久性以及总体光谱和亮度稳定性上提高。激光器的使用可显著降低照明系统的成本，并且同时可提供与数字电影应用相容的提高的色域和足够的亮度级别。与投影应用有具体关系的激光器阵列包括各种类型的VCSEL阵列，其包括来自加利福尼亚州桑尼维尔市慧视公司(Arasor, Sunnyvale, CA.)的VECSEL (垂直外腔面发射激光器，Vertical Extended CavitySurface-Emitting Laser)和 NECSEL (诺法洛外腔面发射激光器，NovaluxExtended Cavity Surface-Emitting Laser)装置。在使用带有DLP和其他微机械装置的激光器照明时，必须解决的问题包括未使用的暗态光或“废弃”光的产生以及因尝试吸收未使用的废弃光引起相应热量的产生。暗态光或废弃光是DLP调制方案中不可避免的副产品。为了解暗态光是如何产生的，首先追踪调制光的路径是有用的。参考图I的示意图，投影仪10具有红色、绿色和蓝色光调制组件40r、40g、40b，每个组件各自具有对应的光源12r、12g和12b。光源12ι■具有红色激光器或其他小角(f/6或更高)固态红色光源；光源12g具有绿色激光器或其他小角固态绿色光源；光源12b具有蓝色激光器或其他小角固态蓝色光源。在每个光调制组件40r、40g和40b中的光路遵循相同的基本模式。来自光源12r、12g或12b的照明光束被导向穿过透镜50、积分器51和其他调节光学器件，到达薄膜二向色表面68上。二向色表面68经处理以根据入射光的入射角来反射或透射入射光。入射照明从二向色表面68反射到微镜空间光调制器60 (例如，DLP装置)上，所述微镜空间光调制器将调制光穿过二向色表面68反射回去并到达二向色组合器82。二向色组合器82具有二向色表面84的排列，二向色表面根据波长选择性地反射或透射光，使来自每个光调制组件40r、40g和40b的调制光组合到穿过投影光学器件70的单个光路上，所述投影光学器件将空间光调制器60的图像投影到投影表面(未图示)上。对于如图I中的投影仪10的投影机布置，暗态光或废弃光是未使用光，这些光被偏斜，使其不会沿着调制光用来投影到投影表面的路径反射。图2的示意侧视图显示光如何通过DLP空间光调制器60中用于红色、绿色或蓝色颜色通道的任一通道的微镜66而改变方向。入射的激光照明光束18入射在空间光调制器60的表面上。响应于用于输入数字图像的数字图像数据，微镜66可倾斜，每个微镜66驱动为相对于倾斜轴在第一倾斜位置64与第二倾斜位置65之间倾斜。在第一倾斜位置64，微镜66使照明光束18偏斜，从而沿着光轴O提供亮态调制光22。在第二倾斜位置65，照明光束18远离光轴O定向，从而提供暗 态废弃光23。微镜66在第一倾斜位置64与第二倾斜位置65之间倾斜时，使照明光束18沿着限定偏斜平面67的弧形路径Q偏斜。废弃光23 —旦产生就必须用某种方式予以容纳和吸收，以防止所述废弃光任意地从底座或其他表面反射并且无意中泄露回到用于调制光22的光路中。这将使图像对比度降级并且也将损坏颜色保真度和整体图像质量。一个相关问题是，吸收强光能级(例如，由光调制组件40r、40g和40b产生的光)时会产生热量。必须消除这种热量以防止投影仪过热。进一步将此问题变复杂的是，对于必须处理掉的废弃光23的量在任何时间存在某种不可预知性，因为这个量取决于图像内容并且在数字运动图片中的帧与帧之间可以有变化。吸收多余光和驱散因吸收而产生的热量的传统解决方案使用挡板的安排，所述挡板可连接到散热器装置，在某些情况下进一步用强迫通风冷却加以补充。所述问题的某些解决方法还尝试将光和热量吸收功能结合到单个元件中。例如，Rodriguez的专利技术名称为 “Honeycomblight and heat trap for projector” 的第 6，109，767 号美国专利，通过在通风路径采用涂覆的蜂窝元件，而对于高架投影机将光捕集和热量驱散功能结合起来。Tausch 的专利技术名称为 “Light trap and heat transferapparatus and method，，的第7，128，429号美国专利，描述了在固化灯装置中用于吸收多余光和热量的金属回丝材料的使用。这些方法已查明不能提供与数字电影投影机相联系的高强度激光所需的性能级另O。尚未解决的一个具体问题涉及由微镜空间光调制器60产生的光束的运动模式。在过渡时间间隔期间，微镜66在提供调制光22的第一倾斜位置64和提供废弃光23的第二倾斜位置65之间枢转，在此过程中反射光描绘出弧形路径Q。尽管在微镜枢转期间的这个过渡时间间隔很短，大概是毫秒的小部分，但是跨过弧形路径扫射暗态光的累积效应使抑制多余光和产生的所得热量的任务变复杂。因此，可以看出，仍然需要一种以简单、成本效益高的方式在高端数字投影系统中有效消除暗态光和广生的相关热量的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目标是解决对于消除投影仪光路中的暗态光并消除由所述暗态光产生的热量的需要。以此为目标，本专利技术提供一种用于数字投影仪的光调制组件，包括提供照明光束的固态光源；设置在所述照明光束的路径上的空间光调制器；所述空间光调制器具有多个可倾斜微镜，每个微镜驱动为相对于倾斜轴在提供亮态光的第一倾斜位置与提供暗态光的第二倾斜位置之间倾斜；其中所述微镜处于第一倾斜位置时，使照明光束沿着光轴偏本文档来自技高网...

【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：J·J·科尔曼，J·马扎雷，J·R·基尔舍，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：
国别省市：