用于光的可變分配的系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明一般地涉及投影儀，并且具體地，涉及一種用于光的可變分配的系統。
【背景技術】
[0002]在使用激光作為光源的投影系統中，將來自紅色、綠色和藍色激光器的光傳送到公共的光纖中以產生白光，所述白光被輸送到投影系統以在形成用于投影的圖像中使用。因此，需要三個獨立的電氣驅動器，三個獨立的熱管理系統和三個獨立的光路。這是個復雜的系統，由于材料和制造復雜性，所述系統會導致高成本。此外，分配所述光到不同的投影儀而不損失光可能是復雜的和/或難以實現的和/或低效的。例如，來自單一光源的光以相同的強度分配到兩個或更多個通道中，同時在此過程中損失很少或不損失光是具有挑戰性的。類似地，調節和/或調整到多個投影儀的光強度同時損失很少或不損失光也是具有挑戰性的。

【發明內容】

[0003]一般來說，本發明涉及一種使用單一顏色光源(包括但不限于，產生白光的紅色、綠色和藍色光源的組合，和/或燈泡)的系統，并且具有光分配系統，所述光分配系統配置為分配來自光源的光到多個投影儀以在形成用于投影的圖像中使用。在一些實施方式中，藍色激光可以作為光源，并且光分配系統可以將藍色激光分配到顏色轉換系統，所述顏色轉換系統將藍色激光轉換為其他顏色，例如紅光或綠光。使用藍色激光作為光源，而不是來自紅色、綠色和藍色激光的光的組合，結果是單一電氣驅動類型，單一熱管理系統，具有單一目標冷卻溫度，以及單一光路。光分配系統可以是不可知的光的顏色，并且可以用于分配白光，紅光，綠光，藍光和/或其組合。光分配系統可以配置為通過將積分器的圖像劃分為具有光學擴展量(etendue)的子區域而均勻分配光到多個投影儀和/或顏色轉換系統，所述光學擴展量從源到光纖(并因此相應的投影儀)是相匹配的。可替代地，光分配系統可以配置為使用可調反射/可調傳動裝置分配光到多個投影儀和/或顏色轉換系統。本文描述的每個光分配系統可以實現所述各自的功能而很少或幾乎沒有損失光。
[0004]在本說明書中，元件可以被描述為“配置為”執行一個或多個功能或“配置用于”所述功能。在一般情況下，配置為執行或配置用于執行功能的元件配置為執行該功能，或適用于執行該功能，或適合于執行該功能，或可操作執行該功能，或以其他方式能夠執行該功會K。
[0005]在本說明書中，措辭“X，Y和Z中的至少一個”和“X，Y和Z中的一個或多個”可以被解釋為僅X，僅Y，僅Z，或兩個或多個項目X，Y，Z的任意組合(例如，XYZ, XYY, YZ, ZZ等)。類似的邏輯可應用于在措辭“至少一個...”和“一個或多個...”中出現的任意兩個或多個項目。
[0006]根據至少一個實施方式，提供了一種系統，所述系統包括:多個反射光學器件，其包括:第一可變反射分光器，其配置為沿著輸入光路接收光，沿著第一光路引導所述光的第一部分，并且引導所述光的第二部分到所述多個反射光學器件中的另一個反射光學器件；以及最后的反射光學器件，其配置為從倒數第二個反射光學器件接收剩余的光。所述最后的反射光學器件還配置為執行以下操作中的一個:沿著最后的光路引導所述剩余的光；以及將所述剩余的光分割成兩部分，并且沿兩個不同的光路引導所述兩部分。而且，所述多個反射光學器件中的一個或多個反射光學器件的至少一個光學特性是可調節的，以可變地分配所接收的光。
[0007]根據一些實施方式，所述多個反射光學器件的子集位于所述第一可變反射分光器和所述最后的反射光學器件之間，并且配置為從之前的反射光學器件接收之前的光，并且沿著相應的光路引導所述之前的光的一部分以及引導所述之前的光的另一部分到所述多個反射光學器件中的后續的一個反射光學器件。
[0008]根據一些實施方式，所述系統進一步包括與所述多個反射光學器件通信的控制系統，所述控制系統配置為調節所述多個反射光學器件中的一個或多個反射光學器件的至少一個光學特性。
[0009]根據一些實施方式，所述多個反射光學器件包括可變中性密度濾光片和數字微鏡元件DMD中的一個或多個。根據一些相關的實施方式，所述可變中性密度濾光片包括可變厚度光學涂層。根據一些相關的實施方式，所述可變厚度光學涂層包括介電涂層。
[0010]根據一些實施方式，所述可變中性密度濾光片的所述至少一個光學特性包括反射率。根據一些相關的實施方式，所述可變中性密度濾光片的所述反射率是旋轉可變和線性可變中的一種。根據一些相關的實施方式，所述可變中性密度濾光片的所述反射率是連續可變的。根據一些相關的實施方式，所述可變中性密度濾光片的所述反射率是從大約1%到大約100%連續可變的。根據一些相關的實施方式，所述可變中性密度濾光片包括可變階梯型濾光片。
[0011]根據一些相關的實施方式，所述最后的反射光學器件進一步配置為通過反射和透射中的一個或多個來執行所述剩余的光的引導和分割中的所述一個。
[0012]根據一些相關的實施方式，所述系統進一步包括多個投影儀，所述多個投影儀配置為接收以下中的一個或多個:所述第一部分、所述剩余的光、和所述兩部分中的至少一個部分。根據一些相關的實施方式，所述第一部分、所述剩余的光、和所述兩部分中的所述至少一個部分當中的所述一個或多個通過至少一個光纖線纜提供到所述多個投影儀。
[0013]根據一些相關的實施方式，所述系統進一步包括位于所述第一光路、所述最后的光路、和所述兩個不同的光路中的至少一個光路當中的一個或多個中的中間光學元件，所述中間光學元件用于在由所述多個投影儀接收之前中繼所述第一部分、所述剩余的光、和所述兩部分中的所述至少一個部分當中的一個或多個。根據一些相關的實施方式，所述中繼包括以下中的一個或多個:均勻化；將所述第一部分、所述剩余的光、和所述兩部分中的所述至少一個部分當中的所述一個或多個劃分為一個或多個波長；以及準直。
[0014]根據一些相關的實施方式，所述系統進一步包括中繼光學元件，所述中繼光學元件沿著所述輸入光路位于所述多個反射光學器件之前。
[0015]根據一些相關的實施方式，所述系統進一步包括光源，所述光源用于將所述光提供到所述第一可變反射分光器。
[0016]根據一些相關的實施方式，所述光源包括白色激光器和藍色激光器中的一個。
[0017]根據至少一個實施方式，提供了一種方法，所述方法包括以下步驟:在多個反射光學器件中的第一可變反射分光器，沿著輸入光路接收光，沿著第一光路引導所述光的第一部分，并且引導所述光的第二部分到所述多個反射光學器件中的另一個反射光學器件；在所述多個反射光學器件中的最后的反射光學器件，從倒數第二個反射光學器件接收剩余的光并且執行以下操作中的一個:沿著最后的光路引導所述剩余的光；以及將所述剩余的光分割成兩部分，并且沿兩個不同的光路引導所述兩部分；以及調節所述多個反射光學器件中的一個或多個反射光學器件的至少一個光學特性，以可變地分配所接收的光。
【附圖說明】
[0018]為了更好的理解本文所述的各種實施方式，以及更清楚地示出所述實施方式如何付諸實施，將僅通過示例的方式參照附圖，其中:
[0019]圖1示出了根據非限制性實施方式的用于分配光到多個投影儀的系統。
[0020]圖2示出了根據非限制性實施方式的用于分配藍色激光到多個投影儀的系統。
[0021]圖3示出了根據非限制性實施方式的用于圖2中的系統的顏色轉換系統。
[0022]圖4示出了根據非限制性實施方式的用于分配藍色激光到多個投影儀的系統。
[0023]圖5示出了根據非限制性實施方式的用于圖1、2和4中的系統的光分配系統。
[0024]圖6示出了根據非限制性實施方式的圖5中用于均勻分配光到多個投影儀的裝置的端視圖。
[0025]圖7示出了根據非限制性實施方式的操作中的圖5中的系統。
[0026]圖8示出了根據非限制性實施方式的用于圖1、2和4中的系統的可替代光分配系統。
[0027]圖9示出了根據非限制性實施方式的圖8中用于均勻分配光到多個投影儀的裝置的端視圖。
[0028]圖10示出了根據非限制性實施方式的操作中的圖8中的系統。
[0029]圖11示出了根據非限制性實施方式的用于分配和調整沿多個光路提供的光的強度的系統。
[0030]圖12示出了根據非限制性實施方式的第二反射光學器件。
[0031]圖13示出了根據非限制性實施方式的可變中性密度濾光片，其中反射率是旋轉可變的。
[0032]圖14示出了根據非限制性實施方式的可變中性密度濾光片1400A和1400B，其中反射率是線性可變的。
[0033]圖15示出了根據非限制性實施方式的可變中性密度濾光片，其中反射率在垂直方向、橫向方向和對角方向是線性可變的。
[0034]圖16示出了根據非限制性實施方式的用于分配和調整沿多個光路提供的光的強度的系統。
[0035]圖17示出了根據非限制性實施方式的投影系統，所述投影系統包含用于分配和調整沿多個光路提供的光的強度的系統。
[0036]圖18示出了根據非限制性實施方式的最后反射光學器件，其包含在圖17所示的投影系統中。
[0037]圖19示出了根據非限制性實施方式的用于分配和調整沿多個光路提供的光的強度的方法的流程圖。
[0038]圖20示出了根據非限制性實施方式的用于分配和調整沿多個光路提供的光的強度的系統，其中一個或多個反射光學元件包括數字微鏡元件(DMD)。
【具體實施方式】
[0039]圖1示出了用于分配光到多個投影儀的系統100。系統100包括:光源101 ;多個光纖103-1，103-2，103-3...103-n ;光分配系統105，其配置為從光源101接收光，并且分配所述光到多個光纖103-1，103-2，103-3...103-n ；以及，多個投影儀107-1，107-2，107-3...107-m，其配置為從多個光纖103-1，103-2，103-3...103-n中的一個或多個接收光，以用于投影圖像。
[0040]在下文中，多個光纖103-1，103-2，103-3...103_n將共同地被稱為光纖103，并且統稱為光纖103 ;類似地，在下文中，多個投影儀107-1，107-2，107-3...107-m將共同地被稱為投影儀107，并且統稱為投影儀107。
[0041]雖然示出了“η”個光纖103和“m”個投影儀107，但是任何數量的光纖103和投影儀107都在本實施方式的范圍內。此外，光纖103的數量“η”和投影儀107的數量“m”可以是相同或不同的:如圖所示，光纖103的數量“η”和投影儀107的數量“m”是相同的(即，“n”=“m”)。然而，在其他實施方式中，其中光纖103的數量“η”和投影儀107的數量“m”是不相同的，多于一個的光纖103可以中繼光到單個投影儀107(即，“n”此外，使用光纖“Y”線纜，分叉的光纖線纜等，光纖103可以中繼光到多于一個的投影儀107(即，
[0042]此外，雖然每個光纖103被描述為單一的光纖，但是每個光纖103可以包括多個光纖和/或光纖束，例如當光纖101包括白色光源和/或白色激光光源(即，紅色、綠色和藍色激光的組合)。
[0043]光分配系統105可以包括相等強度光分配系統，其配置為大約均勻分配來自光源101的光到每個光纖103。下面參照圖5-10描述相等強度光分配系統的非限制性實施方式。另外，光分配系統105可以包括可配置的光分配系統，其配置為以可控制和/或可改變和/或可配置的量從光源101向光纖103分配光。下面參照圖11-20描述可配置強度光分配系統的非限制性實施方式。
[0044]光源101可以包括白色光源，該白色光源進而可以包括至少一個紅色激光、至少一個綠色激光和至少一個藍色激光；在這些實施方式中，系統100包括用于接收紅光、綠光和藍光并且將其組合成白光的光學元件；所述組件可以位于光源101、光分配系統105或兩者之間，例如在光源101和光分配系統105之間的光路109上。然而，當光源101包括三種不同類型的激光時，每種激光類型通常在不同條件下操作，包括但不限于，不同的電氣條件和不同的溫度條件，并且因此系統100然后還包括三種不同類型的電氣驅動器和三種不同的熱管理系統等，這同時增加了系統100的材料成本和制造復雜性。
[0045]然而，復雜性和材料成本可以通過使用藍色激光光源作為光源101和顏色轉換系統而減少，所述顏色轉換系統用于將所述藍色激光轉換為其他顏色的光(例如，紅光和綠光)，之后所述其他顏色的光可以與藍光組合以在投影儀中用于投影圖像。例如，接下來參照圖2，其示出了基本上類似于系統100的系統200，其中類似的元件具有類似的標號，但是前面加“2”而不是“I”。系統200包括:藍色激光光源201 ;多個光纖203-1，203-2,203-3...203-n ;光分配系統205，其配置為從藍色激光光源201 (例如，通過光路209)接收藍色激光，并且分配所述藍色激光到多個光纖203-1，203-2，203-3...203-n ；多個顏色轉換系統211-1,211-2,211-3...211-p,每個配置為:從所述多個光纖203-1，203-2,203-3...203-n中的至少一個接收藍色激光，并且將藍色激光轉換為不同于藍色激光的至少一種其他顏色的光；以及，多個投影儀207-1，207-2，207-3...207_m，其配置為(例如，沿著相應的光路213-1，213-2，213-3...213-m)從多個顏色轉換系統211-1，212，211-3...211-p接收至少一種其他顏色的光，以用于投影圖像。
[0046]因此，系統200類似于100，但是系統200包括藍色激光光源201，而不是，例如，白色光源，同時系統200還包括多個顏色轉換系統211-1，2112，211-3...211_p，用于將藍光轉換為其他顏色的光，例如紅光和綠光。
[0047]在下文中，多個光纖203-1，203-2，203-3...203_n將共同地被稱為光纖203，并且統稱為光纖203 ;類似地，在下文中，多個顏色轉換系統211-1，212，211-3...211-p將共同地被稱為顏色轉換系統211，并且統稱為顏色轉換系統211 ;類似地，在下文中，多個投影儀207-1，207-2，207-3...207_m將共同地被稱為投影儀207，并且統稱為投影儀207。在下文中，多個光路213-1，213-2，213-3...213_m將共同地被稱為光路213，并且統稱為光路213。
[0048]雖然示出了 “η”個光纖203，“m”個投影儀207，和“p”個顏色轉換系統211，但是任何數量的光纖203，投影儀207和顏色轉換系統211都在本實施方式的范圍內。此外，上述光纖203的數量“n”，投影儀207的數量“m”和顏色轉換系統211的數量“P”都可以是相同或不同的:如圖所示，光纖203的數量“n”，投影儀207的數量“m”和顏色轉換系統211的數量“P”是相同的(即，“n” = “m” = “p” )。
[0049]然而，光纖203的數量“η”可以大于或小于顏色轉換系統211的數量“P”。例如，多于一個的光纖203可以中繼光到單個顏色轉換系統211 (即，“η” >“ρ”)。此外，使用光纖“Y”線纜等，光纖203可以中繼光到多于一個的顏色轉換系統211 (即，“η” < “ρ”)。
[0050]此外，雖然每個光纖203被描述為單一的光纖，但是每個光纖203可以包括多個光纖和/或光纖束。然而，如下所述，每個光纖203可以包括跳線，其通常比光纖束便宜。
[0051]在所示的實施方式中，多個顏色轉換系統211與投影儀207成一對一的關系，使得給定的顏色轉換系統211僅用于提供至少一種其他顏色的光到給定的投影儀207。
[0052]然而，