用于光的可变分配的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及投影仪，并且具体地，涉及一种用于光的可变分配的系统。
【背景技术】
[0002]在使用激光作为光源的投影系统中，将来自红色、绿色和蓝色激光器的光传送到公共的光纤中以产生白光，所述白光被输送到投影系统以在形成用于投影的图像中使用。因此，需要三个独立的电气驱动器，三个独立的热管理系统和三个独立的光路。这是个复杂的系统，由于材料和制造复杂性，所述系统会导致高成本。此外，分配所述光到不同的投影仪而不损失光可能是复杂的和/或难以实现的和/或低效的。例如，来自单一光源的光以相同的强度分配到两个或更多个通道中，同时在此过程中损失很少或不损失光是具有挑战性的。类似地，调节和/或调整到多个投影仪的光强度同时损失很少或不损失光也是具有挑战性的。
【发明内容】
[0003]一般来说，本发明涉及一种使用单一颜色光源(包括但不限于，产生白光的红色、绿色和蓝色光源的组合，和/或灯泡)的系统，并且具有光分配系统，所述光分配系统配置为分配来自光源的光到多个投影仪以在形成用于投影的图像中使用。在一些实施方式中，蓝色激光可以作为光源，并且光分配系统可以将蓝色激光分配到颜色转换系统，所述颜色转换系统将蓝色激光转换为其他颜色，例如红光或绿光。使用蓝色激光作为光源，而不是来自红色、绿色和蓝色激光的光的组合，结果是单一电气驱动类型，单一热管理系统，具有单一目标冷却温度，以及单一光路。光分配系统可以是不可知的光的颜色，并且可以用于分配白光，红光，绿光，蓝光和/或其组合。光分配系统可以配置为通过将积分器的图像划分为具有光学扩展量(etendue)的子区域而均匀分配光到多个投影仪和/或颜色转换系统，所述光学扩展量从源到光纤(并因此相应的投影仪)是相匹配的。可替代地，光分配系统可以配置为使用可调反射/可调传动装置分配光到多个投影仪和/或颜色转换系统。本文描述的每个光分配系统可以实现所述各自的功能而很少或几乎没有损失光。
[0004]在本说明书中，元件可以被描述为“配置为”执行一个或多个功能或“配置用于”所述功能。在一般情况下，配置为执行或配置用于执行功能的元件配置为执行该功能，或适用于执行该功能，或适合于执行该功能，或可操作执行该功能，或以其他方式能够执行该功會K。
[0005]在本说明书中，措辞“X，Y和Z中的至少一个”和“X，Y和Z中的一个或多个”可以被解释为仅X，仅Y，仅Z，或两个或多个项目X，Y，Z的任意组合(例如，XYZ, XYY, YZ, ZZ等)。类似的逻辑可应用于在措辞“至少一个...”和“一个或多个...”中出现的任意两个或多个项目。
[0006]根据至少一个实施方式，提供了一种系统，所述系统包括:多个反射光学器件，其包括:第一可变反射分光器，其配置为沿着输入光路接收光，沿着第一光路引导所述光的第一部分，并且引导所述光的第二部分到所述多个反射光学器件中的另一个反射光学器件；以及最后的反射光学器件，其配置为从倒数第二个反射光学器件接收剩余的光。所述最后的反射光学器件还配置为执行以下操作中的一个:沿着最后的光路引导所述剩余的光；以及将所述剩余的光分割成两部分，并且沿两个不同的光路引导所述两部分。而且，所述多个反射光学器件中的一个或多个反射光学器件的至少一个光学特性是可调节的，以可变地分配所接收的光。
[0007]根据一些实施方式，所述多个反射光学器件的子集位于所述第一可变反射分光器和所述最后的反射光学器件之间，并且配置为从之前的反射光学器件接收之前的光，并且沿着相应的光路引导所述之前的光的一部分以及引导所述之前的光的另一部分到所述多个反射光学器件中的后续的一个反射光学器件。
[0008]根据一些实施方式，所述系统进一步包括与所述多个反射光学器件通信的控制系统，所述控制系统配置为调节所述多个反射光学器件中的一个或多个反射光学器件的至少一个光学特性。
[0009]根据一些实施方式，所述多个反射光学器件包括可变中性密度滤光片和数字微镜元件DMD中的一个或多个。根据一些相关的实施方式，所述可变中性密度滤光片包括可变厚度光学涂层。根据一些相关的实施方式，所述可变厚度光学涂层包括介电涂层。
[0010]根据一些实施方式，所述可变中性密度滤光片的所述至少一个光学特性包括反射率。根据一些相关的实施方式，所述可变中性密度滤光片的所述反射率是旋转可变和线性可变中的一种。根据一些相关的实施方式，所述可变中性密度滤光片的所述反射率是连续可变的。根据一些相关的实施方式，所述可变中性密度滤光片的所述反射率是从大约1%到大约100%连续可变的。根据一些相关的实施方式，所述可变中性密度滤光片包括可变阶梯型滤光片。
[0011]根据一些相关的实施方式，所述最后的反射光学器件进一步配置为通过反射和透射中的一个或多个来执行所述剩余的光的引导和分割中的所述一个。
[0012]根据一些相关的实施方式，所述系统进一步包括多个投影仪，所述多个投影仪配置为接收以下中的一个或多个:所述第一部分、所述剩余的光、和所述两部分中的至少一个部分。根据一些相关的实施方式，所述第一部分、所述剩余的光、和所述两部分中的所述至少一个部分当中的所述一个或多个通过至少一个光纤线缆提供到所述多个投影仪。
[0013]根据一些相关的实施方式，所述系统进一步包括位于所述第一光路、所述最后的光路、和所述两个不同的光路中的至少一个光路当中的一个或多个中的中间光学元件，所述中间光学元件用于在由所述多个投影仪接收之前中继所述第一部分、所述剩余的光、和所述两部分中的所述至少一个部分当中的一个或多个。根据一些相关的实施方式，所述中继包括以下中的一个或多个:均匀化；将所述第一部分、所述剩余的光、和所述两部分中的所述至少一个部分当中的所述一个或多个划分为一个或多个波长；以及准直。
[0014]根据一些相关的实施方式，所述系统进一步包括中继光学元件，所述中继光学元件沿着所述输入光路位于所述多个反射光学器件之前。
[0015]根据一些相关的实施方式，所述系统进一步包括光源，所述光源用于将所述光提供到所述第一可变反射分光器。
[0016]根据一些相关的实施方式，所述光源包括白色激光器和蓝色激光器中的一个。
[0017]根据至少一个实施方式，提供了一种方法，所述方法包括以下步骤:在多个反射光学器件中的第一可变反射分光器，沿着输入光路接收光，沿着第一光路引导所述光的第一部分，并且引导所述光的第二部分到所述多个反射光学器件中的另一个反射光学器件；在所述多个反射光学器件中的最后的反射光学器件，从倒数第二个反射光学器件接收剩余的光并且执行以下操作中的一个:沿着最后的光路引导所述剩余的光；以及将所述剩余的光分割成两部分，并且沿两个不同的光路引导所述两部分；以及调节所述多个反射光学器件中的一个或多个反射光学器件的至少一个光学特性，以可变地分配所接收的光。
【附图说明】
[0018]为了更好的理解本文所述的各种实施方式，以及更清楚地示出所述实施方式如何付诸实施，将仅通过示例的方式参照附图，其中:
[0019]图1示出了根据非限制性实施方式的用于分配光到多个投影仪的系统。
[0020]图2示出了根据非限制性实施方式的用于分配蓝色激光到多个投影仪的系统。
[0021]图3示出了根据非限制性实施方式的用于图2中的系统的颜色转换系统。
[0022]图4示出了根据非限制性实施方式的用于分配蓝色激光到多个投影仪的系统。
[0023]图5示出了根据非限制性实施方式的用于图1、2和4中的系统的光分配系统。
[0024]图6示出了根据非限制性实施方式的图5中用于均匀分配光到多个投影仪的装置的端视图。
[0025]图7示出了根据非限制性实施方式的操作中的图5中的系统。
[0026]图8示出了根据非限制性实施方式的用于图1、2和4中的系统的可替代光分配系统。
[0027]图9示出了根据非限制性实施方式的图8中用于均匀分配光到多个投影仪的装置的端视图。
[0028]图10示出了根据非限制性实施方式的操作中的图8中的系统。
[0029]图11示出了根据非限制性实施方式的用于分配和调整沿多个光路提供的光的强度的系统。
[0030]图12示出了根据非限制性实施方式的第二反射光学器件。
[0031]图13示出了根据非限制性实施方式的可变中性密度滤光片，其中反射率是旋转可变的。
[0032]图14示出了根据非限制性实施方式的可变中性密度滤光片1400A和1400B，其中反射率是线性可变的。
[0033]图15示出了根据非限制性实施方式的可变中性密度滤光片，其中反射率在垂直方向、横向方向和对角方向是线性可变的。
[0034]图16示出了根据非限制性实施方式的用于分配和调整沿多个光路提供的光的强度的系统。
[0035]图17示出了根据非限制性实施方式的投影系统，所述投影系统包含用于分配和调整沿多个光路提供的光的强度的系统。
[0036]图18示出了根据非限制性实施方式的最后反射光学器件，其包含在图17所示的投影系统中。
[0037]图19示出了根据非限制性实施方式的用于分配和调整沿多个光路提供的光的强度的方法的流程图。
[0038]图20示出了根据非限制性实施方式的用于分配和调整沿多个光路提供的光的强度的系统，其中一个或多个反射光学元件包括数字微镜元件(DMD)。
【具体实施方式】
[0039]图1示出了用于分配光到多个投影仪的系统100。系统100包括:光源101 ;多个光纤103-1，103-2，103-3...103-n ;光分配系统105，其配置为从光源101接收光，并且分配所述光到多个光纤103-1，103-2，103-3...103-n ；以及，多个投影仪107-1，107-2，107-3...107-m，其配置为从多个光纤103-1，103-2，103-3...103-n中的一个或多个接收光，以用于投影图像。
[0040]在下文中，多个光纤103-1，103-2，103-3...103_n将共同地被称为光纤103，并且统称为光纤103 ;类似地，在下文中，多个投影仪107-1，107-2，107-3...107-m将共同地被称为投影仪107，并且统称为投影仪107。
[0041]虽然示出了“η”个光纤103和“m”个投影仪107，但是任何数量的光纤103和投影仪107都在本实施方式的范围内。此外，光纤103的数量“η”和投影仪107的数量“m”可以是相同或不同的:如图所示，光纤103的数量“η”和投影仪107的数量“m”是相同的(即，“n”=“m”)。然而，在其他实施方式中，其中光纤103的数量“η”和投影仪107的数量“m”是不相同的，多于一个的光纤103可以中继光到单个投影仪107(即，“n”此外，使用光纤“Y”线缆，分叉的光纤线缆等，光纤103可以中继光到多于一个的投影仪107(即，
[0042]此外，虽然每个光纤103被描述为单一的光纤，但是每个光纤103可以包括多个光纤和/或光纤束，例如当光纤101包括白色光源和/或白色激光光源(即，红色、绿色和蓝色激光的组合)。
[0043]光分配系统105可以包括相等强度光分配系统，其配置为大约均匀分配来自光源101的光到每个光纤103。下面参照图5-10描述相等强度光分配系统的非限制性实施方式。另外，光分配系统105可以包括可配置的光分配系统，其配置为以可控制和/或可改变和/或可配置的量从光源101向光纤103分配光。下面参照图11-20描述可配置强度光分配系统的非限制性实施方式。
[0044]光源101可以包括白色光源，该白色光源进而可以包括至少一个红色激光、至少一个绿色激光和至少一个蓝色激光；在这些实施方式中，系统100包括用于接收红光、绿光和蓝光并且将其组合成白光的光学元件；所述组件可以位于光源101、光分配系统105或两者之间，例如在光源101和光分配系统105之间的光路109上。然而，当光源101包括三种不同类型的激光时，每种激光类型通常在不同条件下操作，包括但不限于，不同的电气条件和不同的温度条件，并且因此系统100然后还包括三种不同类型的电气驱动器和三种不同的热管理系统等，这同时增加了系统100的材料成本和制造复杂性。
[0045]然而，复杂性和材料成本可以通过使用蓝色激光光源作为光源101和颜色转换系统而减少，所述颜色转换系统用于将所述蓝色激光转换为其他颜色的光(例如，红光和绿光)，之后所述其他颜色的光可以与蓝光组合以在投影仪中用于投影图像。例如，接下来参照图2，其示出了基本上类似于系统100的系统200，其中类似的元件具有类似的标号，但是前面加“2”而不是“I”。系统200包括:蓝色激光光源201 ;多个光纤203-1，203-2,203-3...203-n ;光分配系统205，其配置为从蓝色激光光源201 (例如，通过光路209)接收蓝色激光，并且分配所述蓝色激光到多个光纤203-1，203-2，203-3...203-n ；多个颜色转换系统211-1,211-2,211-3...211-p,每个配置为:从所述多个光纤203-1，203-2,203-3...203-n中的至少一个接收蓝色激光，并且将蓝色激光转换为不同于蓝色激光的至少一种其他颜色的光；以及，多个投影仪207-1，207-2，207-3...207_m，其配置为(例如，沿着相应的光路213-1，213-2，213-3...213-m)从多个颜色转换系统211-1，212，211-3...211-p接收至少一种其他颜色的光，以用于投影图像。
[0046]因此，系统200类似于100，但是系统200包括蓝色激光光源201，而不是，例如，白色光源，同时系统200还包括多个颜色转换系统211-1，2112，211-3...211_p，用于将蓝光转换为其他颜色的光，例如红光和绿光。
[0047]在下文中，多个光纤203-1，203-2，203-3...203_n将共同地被称为光纤203，并且统称为光纤203 ;类似地，在下文中，多个颜色转换系统211-1，212，211-3...211-p将共同地被称为颜色转换系统211，并且统称为颜色转换系统211 ;类似地，在下文中，多个投影仪207-1，207-2，207-3...207_m将共同地被称为投影仪207，并且统称为投影仪207。在下文中，多个光路213-1，213-2，213-3...213_m将共同地被称为光路213，并且统称为光路213。
[0048]虽然示出了 “η”个光纤203，“m”个投影仪207，和“p”个颜色转换系统211，但是任何数量的光纤203，投影仪207和颜色转换系统211都在本实施方式的范围内。此外，上述光纤203的数量“n”，投影仪207的数量“m”和颜色转换系统211的数量“P”都可以是相同或不同的:如图所示，光纤203的数量“n”，投影仪207的数量“m”和颜色转换系统211的数量“P”是相同的(即，“n” = “m” = “p” )。
[0049]然而，光纤203的数量“η”可以大于或小于颜色转换系统211的数量“P”。例如，多于一个的光纤203可以中继光到单个颜色转换系统211 (即，“η” >“ρ”)。此外，使用光纤“Y”线缆等，光纤203可以中继光到多于一个的颜色转换系统211 (即，“η” < “ρ”)。
[0050]此外，虽然每个光纤203被描述为单一的光纤，但是每个光纤203可以包括多个光纤和/或光纤束。然而，如下所述，每个光纤203可以包括跳线，其通常比光纤束便宜。
[0051]在所示的实施方式中，多个颜色转换系统211与投影仪207成一对一的关系，使得给定的颜色转换系统211仅用于提供至少一种其他颜色的光到给定的投影仪207。
[0052]然而，