专利名称：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的制作方法
技术领域：
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技术领域：
本实用新型涉及光学领域，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。
背景技术：
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。
实用新型内容本实用新型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。本实用新型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，根据本实用新型的一个方面，本实用新型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。[0010]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。根据本实用新型的另一个方面，本实用新型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，在本实用新型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。关于本实用新型的其他目的，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。
结合参考附图及接下来的详细描述，本实用新型将更容易理解，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为本实用新型中的投影灯在一个实施例中的结构示意5[0025]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为本实用新型中的投影灯在另一个实施例中的结构示意图；图5为本实用新型中的投影灯与现有投影灯的光衰曲线对比示意图；图6为本实用新型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为采用本实用新型中的投影灯的LCD投影显示系统在一个实施例中的结构示意图；图8为采用本实用新型中的投影灯的LCOS投影显示系统在一个实施例中的结构示意图；图9A-9G为本实用新型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为本实用新型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为本实用新型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为本实用新型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实用新型的上述目的、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
对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型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实用新型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、结构或特性至少可包含于本实用新型至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本实用新型的限制。本文中提到的投影灯不仅可以用于投影，也可以用于其它任何领域，因此也可以将所述投影灯称为光学装置、灯或光源。然而，本文中的光学装置并非一定表示投影灯，也可以表示投影灯内的光学构件，比如镜像反射器。图2示出了本实用新型中的投影灯200在一个实施例中的结构示意图。所述投影灯200包括光源210、镜像反射器220和回复反射器230。所述光源210可以为汞灯、氙灯或金属卤素灯等弧灯。所述镜像反射器220内表面为反射性表面，光线在投射到所述镜像反射器上后会被反射。所述反射性表面可以为反射性涂层，比如铝或水银涂层。所述镜像反射器220包括第一反射部220a和第二反射部220b，所述第一反射部220a和第二反射部220b的内反射面是抛物面的一部分，所述第一反射部220a和第二反射部220b的大小一致。所述第一反射部220a具有第一焦点221，所述第二反射部220b具有第二焦点222。所述光源210的灯弧大约位于所述第一焦点221上，所述光源210发出的光线经过第一反射部220a的反射后平行投射至第二反射部220b，第二反射部220b再将平行入射的光线汇聚到第二焦点222 上，这样可以在第二焦点222处形成所述光源210的灯弧像。所述回复反射器230为内表面为球形反射性表面，其具有一个焦点。所述回复反射器230与所述镜像反射器220相对放置，所述光源210的灯弧同时也位于所述回复反射器230的焦点上，所述光源210投射至所述回复反射器230的光线经过所述回复反射器230 的反射后被重新汇聚到第一焦点221，随后再次被投射到所述镜像反射器220上。这样，位于所述第二焦点222上的所述灯弧像包含了所述光源210的灯弧的几乎所有能量，并且大小和光源210的灯弧一致。这样就可以使用透镜组或光棒直接处理灯弧像发出的光线，从而达到保持较小的发散的目的。图3A为图2中的投影灯200在第一应用示例中的结构示意图。如图3A所示，所述投影灯200还进一步包括有扩束透镜组310和复眼透镜组320。所述扩束透镜组310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320进行勻光处理。在此示例中，所述扩束透镜组310物方NA(NA = n*Sin (U)) < 0. 55 (集光角< 66. 5° )，它们可以使用普通光学玻璃制造，到灯弧像有一定的工作距离，可尽量避免高温的影响。图;3B为图2中的投影灯200在第二应用示例中的结构示意图。如图所示，所述投影灯200还进一步包括有扩束透镜组330和复眼透镜组340。所述扩束透镜组330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340进行勻光处理。在此示例中，所述扩束透镜组330为棒状透镜，可以更靠近灯弧像，NA会更大，集光角可能达到90。 由于对棒状透镜要求能耐受极高的温度，因此不能使用普通光学玻璃。图3C为图2中的投影灯200在第三应用示例中的结构示意图。如图3C所示，所述投影灯200还进一步包括有透镜350和勻光棒360。所述透镜350引导所述灯弧像的光线至所述勻光棒360。使用设计良好的扩束透镜组或勻光棒，假如所述光源210的灯弧长度为1mm，那么灯弧像的长度也为1mm，对所述灯弧像进行扩束，发散角(θ1/2) —般在1°以下，当所述光源210的灯弧像损耗至1. 8mm时，所述灯弧像的长度也为1. 8mm，此时发散角(θ 1/2)也会在1. 5°以下。那么扩束至等同UHP投影灯的输出口径(65mm*70mm)后，当灯弧长度为Imm 时，计算其扩展量Vendue为Etendue = π Asin2 ( θ 1/2) = 3. 1416*4550*sin2 (1° ) = 4. 35,可见Kendue只有现有UHP投影灯的1/5。即使当灯弧损耗至1. 8mm后，其Kendue为Etendue = π Asin2 ( θ 1/2) = 3. 1416*4550*sin2 (1.5° ) = 9· 8，可见Kendue仍小于现有UHP投影灯的初始值。图4示出了本实用新型中的投影灯400在另一个实施例中的结构示意图。所述投影灯400同样包括光源410、镜像反射器420和回复反射器430。图4示出的投影灯400与图2示出的投影灯200的不同之处在于投影灯400的镜像反射器420与投影灯200的镜像反射器220不同。所述镜像反射器420同样包括第一反射部420a和第二反射部420b，所述第一反射部420a和第二反射部420b的内反射面是不同抛物面的一部分，所述第二反射部420b较所述第一反射部420a大，第一反射部420a具有第一焦点421，第二反射部420b 具有第二焦点422。所述光源410发出的光线经过第一反射部420a的反射后平行投射至第二反射部420b，第二反射部420b再将平行入射的光线汇聚到第二焦点422上。所述第二焦点422与第一焦点421在垂直于所述平行光的方向上相隔一定距离。图5为本实用新型中的投影灯与现有投影灯的光衰曲线对比示意图，其中虚线表示现有投影灯的光衰曲线，实线表示本实用新型中投影灯的光衰虚线。可以看出，在到达预定光衰时，现有投影灯需要3000小时，而本实用新型中的投影灯则需要10000小时以上，这大大提高了投影灯的寿命。图6为本实用新型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，其中虚线表示现有投影灯的灯弧长对光通量曲线，实线表示本实用新型中投影灯的灯弧长对光通量曲线。可以看出，灯弧长度为Imm时，现有的投影灯的光通量大约为 6000Lumens，本实用新型中的投影灯的光通量大约为6500 ；灯弧长度为1. 8mm时，现有的投影灯的光通量降至约为3000多Lumens，亮度只有初期的一半了，本实用新型中的投影灯的光通量的仍然为6500左右，亮度变化很小。这样，同样可以明显增长本实用新型中的投影灯的寿命。图7示意性的示出了采用了本实用新型中的投影灯的IXD(liquid crystal display，简称IXD)投影显示系统700的一个实施例。所述投影显示系统700包括有光源装置720、光学引擎740、投影镜头760和屏幕(或称之为显示屏)780。所述光源装置720可以为本实用新型中的所述投影灯的任一种实施方式，其可以用来生成白光701，并将所述白光701导入所述光学引擎740内。所述光学引擎740 包括分色导引镜组件、三个液晶显示面板746、747、748和光学棱镜组件(optical prism assembly) 749。所述液晶显示面板746、747和748中的每个负责投影至屏幕780上的图像的三原色中的一种颜色。所述白光701进入分色导引镜组件。所述分色导引镜组件将所述白光701分离为包括红光、绿光和蓝光的三原色光，并将各原色光导引至对应的液晶显示面板。基于输入图像(此时为数据意义的图像，简称数据图像)的像素信息及入射的原色光，视频控制器(未图示)分别调制所述液晶显示面板746、747和748生成三原色图像(此时为光学意义的图像，简称为光学图像)。所述光学棱镜组件749将所述三原色图像组合为全色图像708，并将所述全色图像708投射至所述投影镜头760。所述投影镜头760将所述全色图像708直接或间接的投影至屏幕780上。在图7示出的实施例中，液晶显示面板746负责投影至屏幕780上的图像的绿色， 液晶显示面板747负责所述图像的蓝色，液晶显示面板748负责所述图像的红色。所述分色导引镜组件包括三个不同的分色镜741、742和743、两个反射镜744和745。所述分色镜 741用于选择性的透过绿光702，并反射包括有红光和蓝光的剩余(红紫)光703。随后， 穿过分色镜741的绿光702经由反射镜744反射至所述液晶显示面板746。同时，所述分色镜742拦截所述红紫光703，选择性的透过红光704和其它高波长光(比如红外光)，并反射蓝光705至所述液晶显示面板747。另外，所述分色镜743分离红光706，并将所述红光706反射至所述反射镜745，所述反射镜745再将所述红光706反射至所述液晶显示面板748。基于输入的图像像素信息，视频控制器(未图示)调制所述液晶显示面板746生成绿色图像，调制所述液晶显示面板747生成蓝色图像，调制所述液晶显示面板748生成红色图像。所述光学棱镜组件749将所述三原色图像组合为全色图像708，并将所述全色图像708 投射至所述投影镜头760。在其它实施例中，可以随意调整三个不同的分色镜741、742和743的分光性能，只要通过他们可以产生三原色光即可，比如可以使分色镜741透过蓝色光，而使分色镜742反射红色光，分色镜743反射蓝色光，随着分色镜的分光性能的改变，所述液晶显示面板746、 747和748所负责的所述图像的原色也会随之改变。由于采用了本实用新型提出的投影灯光源方案，可以增长所述LCD投影显示系统 700的寿命。图8示意性的示出了 LCOS (Liquid Crystal On Silicon，简称LCOS)投影显示系统800的一个实施例。所述投影显示系统800包括有光源装置820、光学引擎840、投影镜头860和屏幕(或称之为显示屏)880。所述光源装置820可以为本实用新型中的所述投影灯的任一种实施方式，其可以用来生成白光801，并将所述白光801导入所述光学引擎840内。所述白光801透过线栅极化片(wire-grid polarizer) 841 变为 S 极化(S-polarized)白光 802。分色镜 842 允许所述S极化白光802中的绿光透过，而反射包括红光和蓝光的剩余(红紫)光。所述绿光传播至第一极化分光镜(polarized beam splitter，简称PBQ 843，并被所述第一极化分光镜 843反射到负责投影图像的绿色的第一 LCOS器件845上，其中所述第一 LCOS器件845安设于所述第一极化分光镜843的一个边缘。1/4波片(wave plate) 844位于所述第一 LCOS 器件845前面以提高所述绿光的入射率。基于来自视频控制器(未图示)的输入图像(此时为数据意义的图像，简称数据图像)的像素信息，所述第一 LCOS器件845将入射的所述 S极化绿光调制为P极化(P-polarized)绿色图像，并反射所述P极化绿色图像。反射的P 极化绿色图像透过所述第一极化分光镜843和波片(wave plate) 846到达所述第三极化分光镜847，所述波片846将所述P极化绿色图像被转换为S极化绿色图像。来自所述分色镜842的S极化红紫光通过窄带半波阻滞器855进入第二极化分光镜849。所述窄带半波阻滞器855仅对所述红紫光中的红波段光进行极化，因此只将红波段光由S极化转换为P极化。所述P极化红光穿过所述第二极化分光镜849和1/4波片850 到达到负责投影图像的红色的第二 LCOS器件851，其中第二 LCOS器件851安设于所述第二极化分光镜849的一个边缘。所述第二极化分光镜849反射所述S极化蓝光，之后所述S 极化蓝光穿过1/4波片853到达负责投影图像的蓝色的第三LCOS器件854，所述第三LCOS 器件邪4安设于第二极化分光镜849的另一个边缘。由于红色图像会在第二 LCOS器件851 进行反射，蓝色图像会在第三LCOS器件邪4进行反射，因此它们的极性将发生变化。从第二 LCOS器件851反射出来的红色图像变为S极化，之后所述S极化红色图像被所述第二极化分光镜849反射。从第三LCOS器件邪4反射出来的蓝色图像变为P极化，之后所述P极化蓝色图像穿透所述第二极化分光镜849。另一个窄带半波阻滞器848放置的靠近所述第二极化分光镜849，用于将所述红光图像由S极化转换为P极化，而对蓝色图像的极性没有影响。所述第三极化分光镜847反射所述S极化绿色图像，并将其与所述P极化红色图像和P极化蓝色图像结合以形成全色图像803。所述全色图像803通过所述投影镜头860直接或间接投影至所述屏幕880上。由于采用了本实用新型提出的投影灯光源方案，可以增长LCOS投影显示系统800 的寿命。同样，本实用新型提出的投影灯光源方案还可以应用于数字光处理投影显示系统 (digital light processing projection display system，简禾尔 DLP 投影显不系统)以及其他类型的投影显示系统。需要说明的是，图2至图4仅示意性的示出了镜像反射器的结构，而在不同的实施例中所述镜像反射器的结构可能有所不同，下面介绍几种具体的实现结构和方法。图9A-9G为本实用新型中的镜像反射器220在第一实施例中的结构及制造过程示意图。图9A示出了现有结构的一种抛物杯910的剖面示意图，其中所述抛物杯910具有光轴911、位于光轴911上的焦点912、安装孔913、与光轴911基本垂直的出射面915和沿出射面915延伸的凸缘914。从安装孔913可以将一光源安装在所述抛物杯910上，在所述光源的灯弧位于所述焦点912处时，所述光源发出的光线经所述抛物杯910的内反射表面反射后沿光轴911平行发射出去。图9B示出了沿光轴911所在平面将所述抛物杯910分离成两个半抛物杯910a和910b的示意图，出射面915也被分为两部分91 和91恥。图 9C示出了连接构件920的一个示例结构，所述连接构件920包括有本体921和开设于所述本体921的内表面上的固持槽922，可以将所述连接构件920分离或切割成两个或更多个。 图9D示出了使用连接构件920将两个半抛物杯910a和910b安装成镜像反射器220的结构示意图，其中半抛物杯910a和910b的凸缘914固持在所述连接构件920的固持槽922 内，半抛物杯910a和910b的出射面91 和91 相对或重叠，半抛物杯910a和910b分别作为镜像反射器220的第一反射部和第二反射部，此时半抛物杯910a和910b可以分别被称为第一半抛物杯和第二半抛物杯。图9E示出了连接构件930的另一个示例结构，所述连接构件930包括有本体931 和开设于所述本体931的内表面上的两个固持槽932，可以将所述连接构件930分离或切割成两个或更多个。图9F示出了使用连接构件930将两个半抛物杯910a和910b安装成镜像反射器220的结构示意图，其中半抛物杯910a和910b的凸缘914固持在所述连接构件930的固持槽932内，半抛物杯910a和910b的出射面91 和91 相对，同样半抛物杯 910a和910b分别作为镜像反射器220的第一反射部和第二反射部。图9G示出了直接将两个半抛物杯910a和910b安装成镜像反射器220的结构示意图，其中不需要拼接连接构件， 而可以直接将两个半抛物杯910a和910b粘贴在一起。通过图9A-9G可以看出，在本实用新型中只需要将现有结构的抛物杯分离成两个半抛物杯，之后将两个半抛物杯的出射面相对并重新组装在一起就可以形成所述镜像反射器，制造起来非常方便。图10A-10C为本实用新型中的镜像反射器220在第二实施例中的结构及制造过程示意图。图IOA示出了现有结构的另一种抛物杯1010的剖面示意图，其中所述抛物杯1010 与图9A示出的抛物杯910结构类似，不同之处在于所述抛物杯1010的安装孔1030与抛物杯910的不同，此外所述抛物杯1010不具有凸缘，而具有安装面1014。图IOB示出了沿光轴所在的平面将所述抛物杯1010分离成两个半抛物杯IOlOa和IOlOb的示意图，出射面1015也被分为两部分101 和1015b。图IOC示出了使用连接构件1020将两个半抛物杯 IOlOa和IOlOb安装成镜像反射器220的结构示意图，其中半抛物杯IOlOa和IOlOb的安装面1014粘贴在所述连接构件1020上，半抛物杯IOlOa和IOlOb的出射面101 和101 相对或重叠，半抛物杯IOlOa和IOlOb分别作为镜像反射器220的第一反射部和第二反射部。图11A-11E为本实用新型中的镜像反射器220在第三实施例中的结构及制造过程示意图。图IlA示出了现有结构的再一种抛物杯1110的剖面示意图，其中其与图IOA示出的抛物杯的结构类似，不同之处在于所述抛物杯110不具有如图IOA示出的安装面1014。 图IlB示出了沿光轴所在的平面将所述抛物杯1110分离成两个半抛物杯IllOa和IllOb 的示意图。图IlC示出了连接构件1120的一个示例结构，所述连接构件1120包括有本体 1121和开设于所述本体1121的两侧面上的两个固持槽1122，可以将所述连接构件1120 分离或切割成两个或更多个。图IlD示出了使用连接构件1120将两个半抛物杯IllOa和 IllOb安装成镜像反射器220的结构示意图，其中半抛物杯IllOa和IllOb的出射边缘分别固持在所述连接构件1120的两个固持槽1122内，半抛物杯IllOa和IllOb分别作为镜像反射器220的第一反射部和第二反射部。图IlE示出了使用连接构件1120将两个半抛物杯IllOa和IllOb安装成镜像反射器220的立体结构示意图。图9至11分别示出了镜像反射器220的多个实施例中，在这些实施例中所述镜像反射器220的第一反射部和第二反射部的尺寸都是一致的，或者说他们的反射面都属于同样大小的抛物面。下面再继续介绍一下镜像反射器420的几种实现方式。图12A-12D为本实用新型中的镜像反射器420在一个实施例中的结构及制造过程示意图。图12A示出了现有结构的一个抛物杯1210的剖面示意图，其中所述抛物杯1210与图IOA中的抛物杯1010形状一致，只是尺寸较大。图12B示出了将所述抛物杯1210分离成两个半抛物杯1210a和1210b的示意图。图12C示出了使用连接构件1220将图IOB示出的半抛物杯IOlOb和图12B中的半抛物杯1210a安装成镜像反射器420的结构示意图， 其中半抛物杯IOlOb和1210b的安装面粘贴在所述连接构件1220上，半抛物杯IOlOb和 1210a分别作为镜像反射器420的第一反射部和第二反射部。此外，图12D示出了使用连接构件1260将第一半抛物杯1240和第二半抛物杯1250安装成镜像反射器420的立体结构示意图，其中第一半抛物杯1240的尺寸大于所述第二半抛物杯1沈0，第一半抛物杯和第二半抛物杯分别由两个不同大小的如图IlA所示的抛物杯分离而成，所述连接构件1260的结构可以与图IlC示出的连接构件1120类似。在一个实施例中，可以沿光轴所在的平面将所述每个抛物杯分离为两个子抛物杯。当然，也可以不沿光轴所在平面将所述抛物杯分离为两个半抛物杯，而也可以沿与光轴平行的其他平面将所述抛物杯分离为两个子抛物杯。本文中所称半抛物杯并非一定表示抛物杯的一半，也可以表示1/3或2/3抛物杯，所述半抛物杯又可被称为子抛物杯。在另一个实施例中，也可以将普通抛物杯分割为三个或更多个形状一致的子抛物杯。可以选择其他各种连接构件将半抛物杯或子抛物杯组装在一起。上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。
权利要求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。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，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。
5.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，其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。
7.根据权利要求1-6任一所述的光学装置，其特征在于，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。
8.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，其还包括有其灯弧位于第一子抛物杯的焦点上的光源。
9.一种投影显示系统，其特征在于，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；和投影镜头，将所述光学图像进行投影，其中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。
10.根据权利要求9所述的投影显示系统，其特征在于，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。
专利摘要本实用新型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。
文档编号F21V7/06GK202120024SQ201120235128
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者定世宇, 李兴 申请人:武汉全真光电科技有限公司