倾斜的二向色合色器II制造技术

本发明专利技术整体涉及合色器，具体来讲，涉及适于在口袋投影仪等小型投影仪中使用的合色器。所揭示的合色器包括一个倾斜的二向色板，该倾斜的二向色板具有至少两个反射器，该两个反射器经配置有集光光学器件，来组合至少两种颜色的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】倾斜的ニ向色合色器M相关专利_请本专利申请涉及以引用方式并入的下述美国专利申请:“倾斜的ニ向色合色器KTilted Dichroic Color Combiner I)” (代理人案卷号 66530US002)以及“倾斜的ニ向色合色器 III (Tilted Dichroic Color Combiner III)” (代理人案卷号 66792US002)，该两案与本案一起在同一天提交。
技术介绍
用于将图像投影到屏幕上的投影系统可使用多色光源，例如发光二极管(LED)，其具有不同颜色以生成照明光。在LED和图像显示単元之间安置若干光学元件，用于将来自LED的光混合并转移到图像显示単元。图像显示単元可以使用多种方法来使光生成图像。例如，如透射型或反射型液晶显示器一祥，图像显示単元可以利用偏振。用于将图像投影到屏幕上的其它投影系统可以使用白光来从数字微镜(DMM)阵列进行影像反射，该数字微镜阵列例如为在德州仪器(Texas Instruments)的数字光处理器(DLPk' )显示器中所用的阵列。在DIP 显示器中，数字微镜阵列内的各个反射镜表示所投影的图像的各个像素。当对应的反射镜倾斜而使得入射光导向到所投影的光路吋，显示像素被照明。安置在光路内部的旋转色轮被定时为对来自数字微镜阵列的光进行反射，从而使得反射的白光经过滤而投影出与像素对应的顔色。数字微镜阵列然后切換到下ー个需要的像素顔色，并且这个过程以非常迅速的速度继续进行，从而使得整个投影的显示内容看起来被持续照亮。数字微镜投影系统需要较少的像素化阵列部件，这可导致较小尺寸的投影仪。图像亮度是投影系统的重要參数。彩色光源的亮度、以及集光、组合光、匀化光的效率、以及将光递送到图像显示単元的效率，均会影响亮度。由于现代投影仪系统的尺寸减小，因此在保证足够的输出亮度水平的同时需要将彩色光源产生的热保持在低水平(在小型投影仪系统中可以消散的水平)。需要一种以更高效率组合多种彩色光的光组合系统，以提供具有足够亮度水平的光输出，而不会使光源的功耗过大。此类电子投影仪通常包括用于对光束进行光学匀化以针对投影于屏幕上的光来改善亮度和色均匀度的器件。两种常见器件为积分隧道匀化器和蝇眼阵列(FEA)匀化器。蝇眼匀化器体型较小，并且为此成为常用器件。积分隧道的匀化效率更高，但中空隧道总体上需要通常为高度或宽度(取较大者)的5倍的长度。实心隧道通常由于折射效应(effectsof refraction)而比中空隧道长。微型投影仪和ロ袋投影仪的空间有限，难以有效地实施合色器、光积分器和/或匀化器。因此，为了能够通过在这些投影仪中所用的光学器件(诸如合色器以及偏振转换器)来输出高效且均匀的光，需要体型小且高效的光学设计。
技术实现思路
本专利技术整体涉及合色器，具体来讲，涉及适于在ロ袋投影仪等小型投影仪中使用的合色器。所掲示的合色器包括一个倾斜的ニ向色板，该倾斜的ニ向色板具有至少两个反射器，该两个反射器经配置有集光光学器件，来组合至少两种顔色的光。在ー个方面，本专利技术提供一种合色器，该合色器包括第一集光光学器件，该第一集光光学器件具有光输入表面和光轴；第一与第二光源，该第一与第二光源设置为将第一颜色光和第二颜色光注射到该光输入表面中；以及ニ向色板，该ニ向色板设置为面向与该光输入表面相对的第一集光光学器件，并设置为与该光轴成某ー倾斜角度。该第一与第二光源中的至少ー者偏离于该光轴。该ニ向色板包括:第一ニ向色反射器，该第一二向色反射器能够反射该第一颜色光并透射其他顔色光；以及第二反射器，该第二反射器能够反射该第二顔色光，其中该第一ニ向色反射器与该第二反射器均倾斜以使得第一顔色光与第二顔色光均在输出方向上被反射出，该第一颜色光与该第二颜色光形成合色光束。在另ー个方面，本专利技术提供一种合色器，该合色器包括第一透镜，该第一透镜具有第一凸形表面、与该第一凸形表面相对的光输入表面以及光轴。该合色器另外包括以该光轴为中心的第二透镜，该第二透镜具有面向该第一凸形表面的第二表面、以及与该第二表面相对的第三凸形表面。该合色器还另外包括第一光源、第二光源以及第三光源，该第一光源、该第二光源以及该第三光源中的至少两者偏离于该光轴并且设置为将第一顔色光、第ニ顔色光以及第三顔色光注射到该光输入表面中；以及ニ向色板，该ニ向色板设置为面向该第三凸形表面并与该光轴成ー倾斜角度。该ニ向色板包括第一ニ向色反射器，该第一二向色反射器能够反射该第一颜色光并透射该第二颜色光和该第三颜色光；第ニニ向色反射器，该第ニニ向色反射器能够反射该第二顔色光井透射该第三顔色光；以及第三反射器，该第三反射器能够反射该第三顔色光。该第一二向色反射器，该第ニニ向色反射器以及该第三反射器均倾斜以使得该第一顔色光、该第二顔色光以及该第三顔色光均在输出方向上被反射出，该第一颜色光、该第二颜色光以及该第三颜色光形成合色光束。在另外ー个方面，本专利技术提供一种图像投影仪，该图像投影仪包括一个合色器。该合色器包括第一集光光学器件，该第一集光光学器件具有光输入表面以及光轴；第一与第ニ光源，该第一与第二光源设置为将第一颜色光和第二颜色光注射到该光输入表面中；以及ニ向色板，该ニ向色板设置为面向与该光输入表面相对的第一集光光学器件，并设置为与该光轴成某ー倾斜角度。该第一与第二光源中的至少ー者偏离于该光轴。该ニ向色板包括:第一ニ向色反射器，该第一二向色反射器能够反射该第一顔色光井透射其他顔色光；以及第二反射器，该第二反射器能够反射该第二顔色光，其中该第一ニ向色反射器与该第ニ反射器均倾斜以使得第一顔色光与第二顔色光均在输出方向上被反射出，该第一顔色光与该第二顔色光形成合色光束。该图像投影仪另外包括偏振转换器，该偏振转换器设置为接收该第一顔色光、该第二顔色光以及该第三顔色光，并输出偏振的第一顔色光、第二顔色光以及第三顔色光；空间光调制器，该空间光调制器设置为使偏振的第一顔色光、第二顔色光以及第三顔色光形成图像；以及投影光学器件。在另外ー个方面，本专利技术提供一种图像投影仪，该图像投影仪包括一个合色器。该合色器包括第一透镜，该第一透镜具有第一凸形表面、与该第一凸形表面相对的光输入表面以及光轴。该合色器另外包括以该光轴为中心的第二透镜，该第二透镜具有面向该第一凸形表面的第二表面、以及与该第二表面相対的第三凸形表面。该合色器还另外包括第一光源、第二光源以及第三光源，该第一光源、该第二光源以及该第三光源中的至少两者偏离于该光轴并且设置为将第一颜色光、第二颜色光以及第三颜色光注射到该光输入表面中；以及ニ向色板，该ニ向色板面向该第三凸形表面并与该光轴成ー倾斜角度。该ニ向色板包括第一ニ向色反射器，该第一二向色反射器能够反射该第一颜色光并透射该第二颜色光和该第三顔色光；第二ニ向色反射器，该第ニニ向色反射器能够反射该第二顔色光井透射该第三顔色光；以及第三反射器，该第三反射器能够反射该第三顔色光。该第一二向色反射器，该第ニニ向色反射器以及该第三反射器均倾斜以使得该第一顔色光、该第二顔色光以及该第三颜色光均在输出方向上被反射出，该第一颜色光、该第二颜色光以及该第三颜色光形成合色光束。该图像投影仪另外包括偏振转换器，该偏振转换器设置为接收该第一颜色光、该第二颜色光以及该第三颜色光，并输出偏振的第一颜色光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合色器，包括：第一集光光学器件，所述第一集光光学器件具有光输入表面以及光轴；第一光源及第二光源，所述第一光源及第二光源设置为将第一颜色光及第二颜色光注射到所述光输入表面中，所述第一光源及第二光源中的至少一者偏离于所述光轴；以及二向色板，所述二向色板设置为面向与所述光输入表面相对的所述第一集光光学器件，并设置为与所述光轴成某一倾斜角度，所述二向色板包括：第一二向色反射器，所述第一二向色反射器能够反射所述第一颜色光并透射其他颜色光；以及第二反射器，所述第二反射器能够反射所述第二颜色光，其中所述第一二向色反射器与所述第二反射器均倾斜以使得所述第一颜色光与所述第二颜色光均在输出方向上被反射出，所述第一颜色光与所述第二颜色光形成合色光束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.22 US 61/385,2411.一种合色器，包括: 第一集光光学器件，所述第一集光光学器件具有光输入表面以及光轴； 第一光源及第ニ光源，所述第一光源及第ニ光源设置为将第一顔色光及第ニ顔色光注射到所述光输入表面中，所述第一光源及第ニ光源中的至少ー者偏离于所述光轴；以及 ニ向色板，所述ニ向色板设置为面向与所述光输入表面相对的所述第一集光光学器件，并设置为与所述光轴成某ー倾斜角度，所述ニ向色板包括: 第一ニ向色反射器，所述第一ニ向色反射器能够反射所述第一顔色光井透射其他顔色光；以及 第二反射器，所述第二反射器能够反射所述第二顔色光，其中所述第一ニ向色反射器与所述第二反射器均倾斜以使得所述第一顔色光与所述第二顔色光均在输出方向上被反射出，所述第一顔色光与所述第二顔色光形成合色光束。2.根据权利要求1所述的合色器，其中所述第一集光光学器件包括光准直光学器件。3.根据权利要求2所述的合色器，其中所述光准直光学器件包括单透镜设计、双透镜设计、散射光学元件或它们的组合。4.根据权利要求1所述的合色器，其中所述第一集光光学器件包括: 第一透镜，所述第一透镜具有与所述光输入表面相対的第一凸形表面；以及 第二透镜，所述第二透镜具有面向所述第一凸形表面的第二表面、以及与所述第二表面相对的第三凸形表面。5.根据权利要求1所述的合色器，其中所述第一顔色光及第ニ顔色光中的每ー者包括第一发散角，并且所述合色光束包括第二发散角，其中所述第二发散角包括小于约20度的角度。6.根据权利要求1所述的合色器，其中所述第二反射器包括宽带反射镜。7.根据权利要求1所述的合色器，其中所述第二反射器包括第二ニ向色反射器，所述第二ニ向色反射器能够反射所述第二顔色光井透射其他顔色光。8.根据权利要求1所述的合色器，进ー步包括第三光源，所述第三光源设置为将第三顔色光注射到所述光输入表面中，并且其中所述ニ向色板进ー步包括第三反射器，所述第三反射器能够反射所述第三顔色光井使其在输出方向中离开，成为所述合色光束。9.根据权利要求8所述的合色器，其中所述第三反射器包括宽带反射镜。10.根据权利要求8所述的合色器，其中所述第三反射器包括第三ニ向色反射器，所述第三ニ向色反射器能够反射所述第三顔色光井透射其他顔色光。11.根据权利要求5所述的合色器，其中所述第二发散角包括小于约15度的角度。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·J·欧德科克，貟智省，程晓辉，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US