CN1127669C - 有效的光引擎系统 - Google Patents

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Abstract

一种域有效的角度转换系统，以准图像方式操作。该系统可产生角度和空间轴向非对称的输出光束(R，G，B)，也可以包含可选择的颜色重整能力(230)。在变形光束转换器的帮助下，该非对称光束可进一步重整，以在空间和角度上与目标的特定照明需要相匹配。该系统可进一步用于设计纤维光学照明系统和投射显示系统，并且可以进一步与输送效率最大化的思想相结合。另外，光引擎的输送效率的改进可以通过采用被优化的灯、反射器、积分器、变形光束转换器、耦合光学等被实现。

Description

有效的光引擎系统
                  本申请的相关对比文献
本申请要求两项美国临时申请的优先权。其中一项临时申请的申请号是No.60/088,426，申请日为1998年6月8日，发明名称是“有效的光引擎系统及其构造方法”；另一项临时申请的申请号为No.60/104,388，申请日为1998年10月15日，发明名称是“图象式光收集和浓缩系统的气体灯优化”，这两项临时申请的发明人都是本申请的发明人。
发明背景
本发明在总体上涉及高效率的辐射能量传导的光引擎，特别是涉及投射显示系统、光纤照明系统和相关元件的设计优化。
光的许多应用，更广泛地说，相干和不相干的电磁能的应用，都需要在产生光的位置和使用光的位置之间具有实体上的分离，使用光的位置就是目标的位置。所关心的所有的光的使用位置共同形成了目标T。所关心的所有的能量发射位置以相同的方式形成了光源S。这样的电磁能量辐射源可以被连续地操作或脉冲式地操作，可以是不相干的、相干的或部分相干的和/或它们的组合。它们可以由交流或直流电提供能量，也可以通过微波加热提供能量，也可以通过采用在类似和/或不同波长区的能量的电磁辐射元件提供能量，也可以通过化学方法提供能量，还可以由许多其它的能源提供能量。根据所关心的各位置的分布，它们可以形成表面式、体积式、或表面加体积式的光源S和目标T。
给定的目标T通常对用于对之照明的光束具有某些相关的形式要求。另外，光源S的谱、空间和角度发射能量密度函数通常不同于给定目标T的谱、空间和角度光接收函数。因此，为了在给定光源S和给定光源T之间形成最佳的能量耦合，相关的目标照明光束通常必须重整，以提高可聚集光的输送效率，从而也能被目标使用。对目标照明光束的共同的形式要求的例子是下列约束，例如：输送效率、在各收集孔附近的横截面形状和尺寸、空间强度分布、最小和最大密度数值、根据优选方位方向的最大输入角、局部能量传播方向、谱能量含量、和谱强度分布等。另外，在许多类型的照明系统中，选定的内部光学元件选择(如，色盘CW、光阀LV、光导LG、极性转换系统PCS、颜色立方合成器CQC、变形光束转换器ABC等)和/或元件布局的限制(LV的输入和输出耦合、元件的最大高度等)影响最大的光输送效率。这些设计约束和/或通过量限制元件也可有效地解释为有效的或中间目标T′。
只有那些满足给定目标T的形式要求的光线才能用于对目标T的照明。其余的光线，不论是输入在目标T本身上或目标T的周围，通常都被浪费。通常用屏蔽和/或谱过滤器使这些不能利用的光线不能到达目标T或其周围的空间，以防止它们干涉特定的目标照明，例如，导致目标本身的不希望有的过热或降低投射显示系统中的图象对比度。通常，选定的颜色光带和/或偏振方向也必须减弱，以与选定的白点、色移和/或良好限定的偏振状态产生特定的颜色均衡系统。
因此，通常较好的情况是，从光源S处获取光(即，为了本发明目的的任何波长的电磁辐射)，并把光输送至目标T，光以如此方式进行重整，即：使被输送至给定目标的尽可能多的光线也能被目标T应用。
光引擎LE是这样一种装置，它可完成上述的电磁辐射能量转换和光束整形任务。LE通常由数个光学元件构成，各元件在一起具有至少两个或三个主要任务。第一个任务是，从光源S处收集光。第二个任务是，把某些被收集的光输送至目标T。第三个任务通常是可选择的，就是对光束进行重整，以提高被输送至目标T的光的可应用含量。
为了便于理解本发明，定义了三个小类的LE：最小光引擎MLE、光导光引擎LGLE和变形光束转换器光引擎ABTLE。MLE是一特定的LE(或更复杂的LE)的一部分，它收集从光源S的发射面ESS或发射体EVS处发射出的光，并把该光浓缩在体EVS′内。体EVS′可以被解释成第二光源S′的发射体，该第二光源S′也称作发射光源S′，它或者对目标T直接进行照明，或者对相关LE的光束重整和/或远程输送系统的收集孔CA进行照明。LGLE是另外一特定的LE，其中，MLE把能量耦合至至少一个LG(例如，为了光束重整和/或远程能量输送的目的)，并且，各LG的输入口从各MLE的发射体EVS′收集光。各照明目标T是各LG的出口，各LG有选择地与发出光束的空间和/或角度范围的约束相结合。ABTLE与LGLE类似，使用至少一个ABT，以达到光束重整的目的。如果LG也是一个ABT，那么，LE可以既是LGLE又是ABTLE。
在更好地理解本发明的过程中，被称为域E、域效率EE、通过量效量TE和输送效率DE的光学参数是重要的，这些参数将在下文被定义和讨论。域E是对光束的空间限制和角度限制两者的度量。通过量效率TE和域效率EE是相关的参数，以不同方式测量给定光学系统的理想操作的光学系统相比如何有效地重整给定的输入光束，输送效率DE对于给定的目标T用于测量目标形式要求的满足度和LE的通过量效率满足度，也就是说，对于给定的目标T，测量可收集的光的量和可应用的光的量。
本发明涉及高效率的MLE、LGLE和ABTLE，其中，各LG和/或ABT的各输入和输出口适合于各MLE和目标T为好，以优化给定的和受限制的LE设计的输送效率。
下面引用的发明公开了数个实施例，它们都可以满足要达到的目的，整体上被引用至本申请文件中，特别是，这样做是为了说明但不是
局限于本发明的背景技术和现有技术。
1996年授予Matsumoto的专利No.5,491,765描述了一种典型的LGLE设计，其中，抛物线形的被密封的短弧反射灯和聚集透镜相结合，用于把收集到的光输送至圆形光纤LG的入口表面。另一个相关的普通的在轴的现有技术的LGLE设计采用椭球形的镜子作为灯的光聚集和浓缩系统(CCS)，具有独立的外壳。这两种设计都是非图象形，因此，通常导致了低的域效率EE。因此，只有对大直径的光纤束，它们才能实现高的输送效率DE，该大直径光纤束的输入面积AL in＞＞AS，其中，AS表示光源S的发射区的相关的有效横截面积。
1984年授予Marakami等的美国专利No.4,460,939说明了一种LGLE，它具有两个凹反射系统作为MLE和薄LG，因此，产生了空间的高的输出强度均匀性和高的输送效率，但域效率还是低，这是由于LG的收集域远远大于发射面的收集域。1996年授予OKuchi的美国专利No.5,574,328讨论了一种MLE，其具有两个凹反射器，形成了CCS，具有气体放电弧光灯的光源轴，该光源轴与CCS的光轴对准和共线。光源的方向和两个垂直平面内的散光的第二焦点也产生了非图象式的CCS系统，因此，降低了MLE的域效率。1994年授予Winston等的美国专利No.5,491,620具有两个凹反射系统，作为CCS，以使MLE和LG收集被再浓缩的光。由于多数光导的最大集光角远远低于90°，这样的系统对于目标具有低的输送效率，最大接收角＜＜90°。1998年授予Rizkin等的美国专利No.5,842,767说明了一种在轴椭圆形反射器，该反射器具有作为面积和角度转换器的空心锥形反射器和一辅助向后反射器。尽管该系统适合于对大直径的LG实现较高的耦合效率，但其仍然是非图象形，因此，对于由域限制的目标，不能使域效率和输送效率最大化。
1995年授予Strobl(本发明人)等的近期的离轴美国专利No.5,414,600和1996年授予Baker等的在轴美国专利No.5,509,095是现有技术的准图象、峰值强度最大化的光纤LGLE的典型例子。它们通常用于对很小直径的圆形的单根光纤或光纤束进行照明，采用的是短弧光直流电源。离轴LGLE只有对多输出口的情况才能实现较高的输送效率DE，该多输出口导致了复杂的光束组合光学系统，在轴LGLE对多数实际上较高的数值孔径LG具有明显的集光效率限制。
上文说明了现有技术中LGLE设计的基本类型，它们在设计和制造上的限制经常导致较低的输送效率和/或较高的整体系统成本，这是和在特定情况下理想的结果相比而言的。这对下列情况尤其是真实的，其中，给定的或中间目标T或T′的最大接收(也称集光)域ET max的大小近似于光源S的有特征的发射域ES。因此，为了满足给定目标的照明要求，现有技术的LE的较低的输送效率通常需要使用特定的光源，该光源的很低的发射域ES＜＜ET max，即具有很小和很高强度的发射区。通常采用直流或交流短等离子弧技术来制造这种高亮度和点式的发射源。这些短弧光灯和同类型的较长的弧光源相比，在电至光的能量转换过程中通常具有低效率，这样，通常就必须使用较高瓦数的灯，以获得给定目的照度。这样，系统的总体成本通常被增加，这是由于对相关的较高瓦数的电源有附加要求和/或也增加了冷却和空间的要求。另外，随着提高灯的瓦数以获得恒定的弧光隙和/或缩短弧光隙以达到恒定的电功率数值，这种高亮度和点式的弧光源的寿命通常会减少，这样就导致了较高的系统总体的维护费用。
现有技术的投射光引擎(PLE)的设计用来通过首先对LV照明来对投射幕进行照明，与上述的现有技术的LGLE相比，PLE甚至更复杂和有更多的光学要求。选择PLE的特定的关键光学元件通常增加了设计约束。通常，LV直接或间接地是各PLE设计的最有域限制的光学元件。在现有技术的PLE设计中，具有更多的有限制的优化选择，因此，光学PLE的设计者必须把幕均匀性、色移和白点与系统亮度及机械的定位限制相权衡，以实现最佳的整体折衷。这些设计上的折衷降低了各有限制的PLE设计的通过量效率TE、或效率EE和/或输送效率DE。
1997年授予Doherty的美国专利No.5,592,188说明了一种典型的PLE，其用于单独数字微镜像装置(DMD)式的反射LV。在该专利中讨论的MLE非常类似于在美国专利No.5,491,765中讨论的MLE。然而，该系统不是对LG进行照明，而是把收集到的光源的能量聚集在色盘上，该色盘产生时间序列的彩色光束。色盘是另外一个关键的光学元件，它对PLE设计引入了附加的限制，是主要的通过量效率限制器之一。
1995年授予Janssen和Shimizu的美国专利No.5,442,414说明了一种非对称屏蔽的应用，其以特定的非对称方式切去一照明光束，这样，照明光束的发射角θLV(Ψ)关于方位角Ψ具有预定的函数，该方位角Ψ相对于DMD式的LV的优先光轴进行度量。1992年授予van den Brandt和Timmers的美国专利No.5,098,184说明了透镜组的设计，其用于在PLE中的空间光束的强度均匀化，该PLE照明液晶式的LV。这两个改进在某种程度上提高了有关PLE的输送效率DE，方法是改善了照明光束的形式安排(formatting)，以更好地与具有附加光学元件的LV的形式要求相匹配。然而，它们实现的由域限制的设计的输送效率比可能的值要低，这是由于现有技术的PLE设计的域效率较低。
对于给定的LV，为了增加PLE的光输出，采用了基于色盘的单个LV的PLE设计的数种变化形式。这些设计的目标是降低与色盘相关的高通过量的损失(＞70％)。例如，1996年授予Janssen的美国专利No.5,528,318描述了唯一的LV，其中的PLE的色盘由特定的扫描棱镜所取代。通过把该扫描棱镜技术在必要时与极性转换技术相结合，在理论上，从光源S发出的所有的光都可以用于对唯一的LV进行照明，以产生彩色图象。然而，这些光束重整改善技术通常使LV照明光束的域增加到3～6倍(对于具有PCS的极性相关的LV，则增加到6～12倍。这要减小LV的有效照明面积至原来的3～6分之一(或6～12分之一)，这通常要降低耦合效率。因此，扫描棱镜方法和现有技术中的PLE的设计方法通常适用于较大面积的LV。LV的面积越大，即最大收集域越大，它们对PLE的域效率EE的依赖就越小，以达到给定的投射幕的亮度。然而，较大的LV的制造费用通常也较高，并且需要较大尺寸的光纤，以对光束进行导向，这就限制了这些发明的优点。
用于增加彩色PLE输出的另一种普通方法是同时采用数个LV。颜色分离系统通常把相关MLE的输出分成不同颜色的光束，然后，这些光束被输送、均匀化、形成光圈和在相关的LV上形成图象。然后，这些LV的输出在空间上重迭，并且投射至远处的投射幕，以形成LV的彩色图象。通常采用三个LV(见美国专利No.5,098,184)，每个LV对应一种颜色光谱带。采用数个LV的PLE对于给定的光源S来说通常可实现较大的光输出量，但也通常需要较大和较重的PLE。尽管通过量效率TE增加了，但这些PLE通常被设计得有某种程度上的域限制，因此，输送效率比本发明的可能值要低。其它类型的现有技术的PLE把数个MLE的输出合并在一个积分仪杆上，以实现较高的总系统输出，但总的输送效率没有降低。
在现有技术中的LG的主要应用中，PLE是对称光束转换器(SBT)，即具有轴对称光束重整行为的系统，或把相关MLE连接至投射系统的远程能量输送系统。例如，由直线状的、被覆盖或不被覆盖(被抛光的)矩形杆或空心可反射管制成的单通道LG经常用于光束强度的均匀化，并产生良好限定的发射孔。光纤束有时被用作LG，以进行远程能量输送。
1992年授予Nelson的美国No.5,159,485描述了一种PLE，其包括ABTLE。然而，该设计采用了基于MLE的透镜，导致了低的输送效率，ABT具有低的域效率。
类似地，光的物质处理应用通常需要最小强度，在特定的波长时间隔内，大于照明光的最小能量数值，以在满意的处理时间间隔内实现希望的便光物质处理。体吸收系统低粉末物质处理的例子是环氧树脂的光固化、用光焊接、用光进行标记、用光进行局部化学反应的控制、肿瘤的光动态治疗等。在判定是否仅有激光或LG耦合的不相干光源才能以成本有效方式用于实现理想的功能方面，给定LE的效率通常是主要因素。另外，LE的光束重整和输送效率限制通常可确定可满意曝光的目标面积/体积。对于给定的固有的域的非效率性或上述和下述的现有技术的LGLE的设计限制，这种系统的成本可能远远高于市场的承受能力，从而限制了该技术的市场渗透。
某些物质处理功能，如用于生物肿瘤的便光处理的光动态治疗(PDT)或光动态诊断(PDD)方法，通常只能用于宽光谱带光源的较窄的一部分谱能量带。如果只有可用的光谱被输送至相关的目标位置(如要被照明的组织)，很多已产生的光源能量通常就浪费了。为了提高可用光的输送效率DE，荧光转换方法经常被研究。染料激光器是能量(荧光)变换装置的典型例子，它把较短波长泵的波长转换成较长频率的激光作用(荧光作用)的波长。然而，找到比该方案成本更低的替代方案，通常是理想的。如果适当的荧光材料由第一LE输送来的光进行照明，被转换的光在所有的方向上离开荧光介质。被照明的荧光材料的荧光体FVS有效地形成了第二光源S′，该第二光源S′的输出需要被收集和输送至目标面/体T，并可在此处被应用。再说一遍，现有技术的LE没有优化，以有效地收集和输送这样的经过谱变换的第二光源。这对许多应用降低了不相干光源的荧光转换的实际可用性。
因此，本发明的一个目的是提供一种域限制目标T的宽范围的有输送效率的LE的设计方法。
本发明的另外一个目的是提供一种域效率和/或通过量效率MLE的设计方法。
本发明的另外一个目的是提供一种颜色重整MLE的制造方法。
本发明的另外一个目的是提供一种有输送效率的LGLE和ABTLE的设计方法。
本发明的另外一个目的是提供一种制造方法，使LG和ABT与特定的输入和输出准备和/或辅助光纤相匹配，以提高LE的通过量效率和/或输送效率。
本发明的另外一个目的是提供对给定的主要和/或中间目标要求的改进的LE的成本/性能比。
本发明的另外一个目的是提供改进的PLE和新型的投射显示系统。
本发明的另外一个目的是提供汽车前灯照明方式和远程工业照明系统的更灵活的设计。
本发明的另外一个目的是提供有效的荧光转换LE和灯。
本发明的另外一个目的是提供光束颜色重整的有效方法。
本发明的另外一个目的是提供可有效地用于便光物质处理应用的LE。
本发明的另外一个目的是改变相关元件的制造，以改善制造高效率LE的可应用性。
本发明的另外一个目的是提供使相关元件尺寸减小而使相关LE的输送效率最大化的方法。
本发明的另外一个目的是提供一种估计方法，以对给定的光源估计最大可能实现的收集效率。
本发明的另外一个目的是提供一种确定会聚光束最小域表面的方法。
发明概述
根据本发明的第一个方面，提供了一种光引擎，用于气体放电灯的有效能量传输和域效率的面积和角度同时重整，该光引擎包括：后向反射器系统；主反射器系统，其具有限定系统轴的第一和第二焦点F1和F2；和气体放电灯系统，其包括：气密、半透明的罩，该罩包围着可激活的气体；和用于产生和激活至少一个所述气体的沿空间延伸的半透明区域的装置，从而产生发射光源S，该光源S发射穿过所述罩从所述灯系统发射的电磁能，所述光源S的最长尺寸限定了光源轴；所述光源轴在本质上垂直于所述系统轴；所述光源S的位置接近于所述焦点F1，所述灯系统关心的至少一个波长范围具有各自的发射域函数Es(p)，p表示在所述关心的波长范围内由所述灯系统发射的总发射能量的百分比；所述后向发射器系统具有一个出口，并且包括至少一个主要的凹式后向反射器，该凹式后向反射器收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回接近于所述光源S的所述灯系统，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述反射的能量的主要部分大致对称地聚集在邻近所述焦点F2的所述罩的周围，从而产生了第二发射光源S′，所述第二发射光源S′垂直于所述系统轴并且接近于所述焦点F2具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′)；其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述出口的曲率、谱反射率、传输率和范围都可以选择，以在关心的至少一个波长范围内向所述第二发射光源S′进行有效的能量传输，所述空间非对称的强度分布SI(x，y；S′)的最长尺寸本质上平行于光源轴，对所述强度分布SI(x，y；Sr)是准图象放大，通过所述出口从所述后向反射器系统发射的光束在所述关心的至少一个波长范围内具有第二光源域函数Es(p)，对于至少一个所述的p值，第二光源域函数Es(p)相对于光源域函数Es(p)具有最小的增长；从而形成了最小光引擎。
根据本发明的第二个方面，提供了一种光引擎，其包括：一密封的光学系统，所述光学系统包围着可激活的气体，所述光学系统包括主要的反射器系统、后向反射器系统和至少一个第i出口窗；在两个相互背对的电极尖部之间用于激活的所述气体的元件，所述电极尖部限定了光源轴，对半透明的空间延伸的等离子区域进行赋能，从而产生了发射光源S，该光源S从在所述电极尖部的两个端部之间的至少一个位置以空间和角度非对称的方式发射电磁能量；所述主要的反射器系统具有第一焦点F1和至少一个第二第i焦点F2，i，第i焦点F2，1限定了第i系统轴；所述光源S邻近于所述第一焦点F1，所述光源轴在本质上垂直于所述第i系统轴；所述后向反射器系统具有至少一个第i出口，并且包括至少一个凹式后向反射器，该第i出口由至少一个第i出口窗密封，该凹式后向反射器系统收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回所述光源S，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述收集到的电磁能量的本质部分集中在所述电极的周围，并且穿过邻近所述至少一个第二焦点F2，i的所述至少一个第i出口窗，从而产生了至少一个第i第二发射光源S′i，该第二发射光源S′i的最长尺寸本质上平行于光源轴，垂直于所述第i系统轴并且接近于至少一个第二焦点F2，i具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′i)；其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述至少一个第i出口的曲率和范围都可以选择，以产生至少一个第二发射光源S′i，所述第二发射光源S′i具有强度分布SI(x，y；S′i)，该强度分布SI(x，y；S′i)是强度分布SI(x，y；Sr)的准图象放大；从而形成了密封的最小光引擎。
根据本发明的第三个方面，提供了一种光引擎，其包括：准图象最小光引擎，用于收集从气体放电灯发射的电磁能和用于聚集一部分所述收集到的能量，该气体放电灯具有电磁能量发射光源S，从而形成了相应的空间和角度重整的第二发射光源S′；具有一定形状的照明目标，其包括至少一个具有一定形状的像素，该像素产生至少一个经处理的输出光束；耦合光学元件，其收集从第二光源S′发射的一部分电磁能，向所述具有一定形状的照明目标提供照明光束；投射光学元件，其从所述具有一定形状的照明目标收集一部分所述至少一个经处理的输出光束，进一步包括转化元件，其把所述经处理的输出光束部分在远处的投射目标上转化成所述具有一定形状的照明目标的放大图象；和所述最小光引擎包括：后向反射器系统；主反射器系统，其限定系统轴的第一和第二焦点F1和F2；和气体放电灯系统，其包括：气密、半透明的罩，该罩包围着可激活的气体；和用于产生和激活至少一个所述气体的沿空间延伸的半透明区域的装置，从而产生发射光源S，该光源S发射穿过所述罩从所述灯系统发射的电磁能，所述光源S的最长尺寸限定了光源轴；所述光源轴在本质上垂直于所述系统轴，所述光源S的位置接近于所述焦点F1；所述后向反射器系统具有一个出口，并且包括至少一个主要的凹式后向反射器，该后向反射器收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回接近于所述光源S的所述灯系统，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，和所述光源S相比，所述光源Sr发射至本质上减小的实体角度空间，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述反射的能量的主要部分大致对称地聚集在邻近所述焦点F2的所述罩的周围，从而产生了第二发射光源S′，所述第二发射光源S′垂直于所述系统轴并且接近于所述焦点F2具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′)；其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述出口的曲率和范围都可以选择，所述空间非对称的强度分布SI(x，y；S′)的最长尺寸本质上平行于光源轴，对所述强度分布SI(x，y；S′)是准图象放大，从而形成了投射光引擎。
根据本发明的第四个方面，提供了一种光引擎，其包括：最小光引擎，用于收集从气体放电灯发射的电磁能和用于聚集一部分所述聚集的能量，该气体放电灯具有电磁能量发射光源S，从而形成了相应的空间和角度重整的第二发射光源S′；光导，其具有至少一个输入口和至少一个输出口，所述至少一个输入口收集从第二发射光源S′发射的电磁能，把一部分收集到的能量输送至所述光导的所述至少一个输出口；和所述最小光引擎包括：后向反射器系统；主反射器系统，其限定系统轴的第一和第二焦点F1和F2；和气体放电灯系统，其包括：气密、半透明的罩，该罩包围着可激活的气体；和用于产生和激活至少一个所述气体的沿空间延伸的半透明区域的装置，从而产生发射光源S，该光源S发射穿过所述罩从所述灯系统发射的电磁能，所述光源S的最长尺寸限定了光源轴；所述光源轴在本质上垂直于所述系统轴，所述光源S的位置接近于所述焦点F1；所述后向反射器系统具有一个出口，并且包括至少一个主要的凹式后向反射器，该后向反射器收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回接近于所述光源S的所述灯系统，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，和所述光源S相比，所述光源Sr发射至本质上减小的实体角度空间，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述反射的能量的主要部分大致对称地聚集在邻近所述焦点F2的所述罩的周围，从而产生了第二发射光源S′，所述第二发射光源S′垂直于所述系统轴并且接近于所述焦点F2具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′)；其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述出口的曲率和范围都可以选择，所述空间非对称的强度分布SI(x，y；S′)的最长尺寸本质上平行于光源轴，对所述强度分布SI(x，y；Sr)是准图象放大，从而形成了光导光引擎。
根据本发明的第五个方面，提供了一种光导光引擎，其包括：最小光引擎，用于从具有发射灯丝光源S的灯丝灯收集电磁能，和用于聚集一部分所述的能量，以形成至少一个相应的空间和角度重整的第i第二发射光源S′i；光导，其具有至少一个输入口和输出口，所述光导以至少一个输入口收集从所述至少一个第i第二发射光源S′i发射的电磁能，把所述收集到的能量的主要部分输送至至少一个输出口；和所述最小光引擎包括：后向反射器系统；所述主要的反射器系统具有第一焦点F1和至少一个第二第i焦点F2，i，第i焦点F2，i限定了第i系统轴；灯丝灯包括半透明的罩，该罩包围着钨丝，包括对灯丝加热的元件，从而产生发射光源S，该光源S具有几何光源中心C，该光源中心C穿过所述罩从所述灯丝灯发射电磁能，所述灯丝的最长方向限定了光源轴，垂直于所述光源轴的最宽尺寸限定了宽度W和最宽的宽度轴线；所述光源轴对准垂直于所述第i系统轴，所述第一焦点F1和所述光源中心C之间的最短距离D大致由下式限定，即D≤2W；所述后向反射器系统具有至少一个第i出口，并且包括至少一个凹式后向反射器，该后向反射器系统收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回所述灯丝灯和邻近于光源S，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述收集到的电磁能量的本质部分集中在邻近所述至少一个第二焦点F2，i的所述罩的周围，从而产生了至少一个第二发射光源S′i，该第二发射光源S′i垂直于所述第i系统轴并且接近于所述第i第二焦点F2，i具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′i)；其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述至少一个第i出口的曲率和范围都可以选择，以产生至少一个第二发射光源S′i，所述第二发射光源S′i沿相应的最小域表面具有强度分布SI(x，y；S′i)，该强度分布SI(x，y；S′i)是所述光源S的强度分布SI(x，y；S)的准图象放大；从而形成了灯丝光导光引擎。
对于分别具有空间和角度相关发射函数的给定的沿空间延伸的发射源S和给定的远程照明目标T，LE的输送效率得到了提高，方法包括提供匹配元件和提供光学元件，其中，匹配元件使光源的光学特性更域有效地与目标的需求相匹配；而光学元件在空间、角度和谱方面对光束进行重整。
现有技术的LE或者建造成非图象、高收集效率式的MLE，或者建造成图象、低收集效率式的MLE。本发明包括设计、制造和使用图象、收集效率更高式的MLE，以建造更好效率的LE，从而对由域限制的目标进行照明。这些优选的MLE达到了域有效性大得多的4π-球面角度至大约π/2-球面角度的立体角转换，并且允许产生更可用的输出光束，以进行宽范围的目标照明。另外，在现有技术中，MLE的输出的光束重整由对称光束转换器(SBT)或具有低域效率的变形光束转换器(ABT)完成，即由光学耦合系统完成，该光学耦合系统在两个垂直的图象方向上具有不同的放大。本发明描述了有效的ABT的设计和域的应用，以提高LE的输送效率，方法是以域有效性和/或输送有效性的方式对优选类型的MLE的非对称输出光束进行重整。另外，将讨论这些基本建造模块的各种应用，以建造LGLE、PLE、荧光转换LE和其它类型的LE。另外，还讨论了使各元件特征化和优化的数值方法。
优选的MLE包括可反射CCS和具有至少一个出口的可反射后向反射系统(RRS)。RRS收集到的从光源S发射出来的光小于50％，其余的或者聚集返回到原始发射区，或者聚集在附近区域，该附近区域相对于发射区的宽度和/或封闭的罩具有小的偏置距离。RRS以图象转换、本质上不放大的成像系统进行操作。因此，光源S与RRS一起共同形成了有效的后向反射光源，该后向反射光源的发射角通常在小于2π-球面角度的范围内，其相应的发射区占据与光源S体积相同的空间或两倍的空间。相关的CCS收集从这样的后向反射光源发射出的光，并把该光浓缩在第二发射体EVs′上，从而有效地形成了域被有效放大的第二光源S′，光源S′具有相应的较小的发射立体角。
优选类型的MLE通过RRS的各出口发出的光束对于相应光源S的发射区具有类似和放大的空间强度特性(准图象)，并且具有一轴非对称、角度相关的能量密度分布。光源S和第二光源S′的角度特性和空间特性在本质上都是域有效地相关的，MLE的总输出效率接近于从光源S发射出的总的光。
RRS系统对域有效性的颜色重整也提供了选择，方法是让大约50％的发射出的能量与光源S的发射区相互作用一次以上。对气体放电的光源来说，这有效地使光路径的长度加倍。对于某些类型的灯，这种光-物质的相互作用可直接或间接地产生波长(主要是荧光和加热)转换效应，从而产生MLE的输出光束，该光束和同样的单独光源相比，具有不同的谱强度分布。另外，因为目前光源S挡住了某些光的输送，因此，与CCS系统的轴线相垂直的横截面积变得重要了。这导致了有机会进一步改变元件的制造，这和MLE相结合可输送甚至更多的可用光。
在最小域表面收集到的光束的最小域和现有技术的系统相比通常要小得多，现有技术的系统具有可比较的收集和浓缩能力。这通常导致在相应的焦点附近产生较小的光束腰，从而使能量更有效地与由域限制的目标相耦合。
发射面S′通常具有角度和空间轴非对称特性，这些特性有效地域相关，因此，对于给定的相关ABT的输出口发射孔，由ABT进行的优选的域有效的变形光束重整有效地导致了较大的输入口的收集孔。该扩大的设计自由度又允许优化有关的输送效率，方法是使收集孔的范围与MLE的收集立体角的范围相折衷，从而允许发射区的给定的谱相关的空间范围和发射角度范围优化地匹配于收集孔(尺寸和形状)和收集立体角的需求。
另外，许多类型的发射源对于宽光谱带的发射具有更大的空间范围，所以，图象式的优选的MLE与ABT的增大的收集孔相结合通常允许从给定光源收集更宽光谱带的光谱，给定的光源与上述的RRS相结合进一步有助于光源的颜色重整。
非对称锥形的空心或实心LG经常用作低成本的ABT系统，该系统与现有技术相比增加了输送效率。另外，具有不同输入和输出横截面形状的特定的高效率式的LG可用于有效的空间光束的重整。可选择的是，ABT可首先用于对非对称的输入光束进行准对称化，然后，再进一步对光束的横截面进行整形，以形成更可用的形状。这样的ABT通常也可以同时提供空间光束强度的均匀化，这对PLE式的应用有助于提高输送效率。辅助光纤与ABT相结合可有助于设计和优化受约束的LE的设计任务。
可以采用辅助的后向反射器，以进一步提高收集效率和有助于颜色重整。对于给定的目标，理想的情况是，用于这种MLE的灯不同于用于现有技术的LE的灯，原因是，光与发射区的多次相互作用和/或MLE和被匹配的ABT的较高的域效率。讨论了特定的制造特征，以允许对尺寸/高度有约束的CCS和RRS使输送效率最大化。通常情况下，和现有技术的产生相同输出发散和具有相同高度的MLE相比，有关的MLE占据了较小的体积。
MLE和ABT相结合对于给定尺寸的目标允许使用或者更大范围的发射区，或者缩小系统的尺寸。对于投射光引擎(PLE)或光纤照明系统，当这样的设计在本发明中被优化时，在总体上产生了更亮的输出、和/或成本更低的系统、或对于同样的输出量产生更小的系统尺寸。
对附图的简要说明
图1示出了现有技术LGLE-A；
图2示出了另一个现有技术LGLE-B；
图3A示出了峰值正规化的等高线图，各区域的强度相等，电源是如图2所示的典型的交流弧光电源；
图3B示出了如图2所示的现有技术的LGLE在轴向位置Lrms处的峰值正规化的等高线图；
图4示出了现有技术LGLE-C，其中，被收集的光源的光通过光源罩聚集在LG上；
图5示出了现有技术PLE-AA；
图6示出了本发明的MLE-F和LGLE-F的侧横截面示意图，具有改善的域效率，其中，光源的能量聚集在光源罩周围并且聚集在具有特定匹配的输入口的LG上；
图7示出了本发明的不同实施例MLE-G和LGLE-G/ABTLE-G的俯视横截面示意图；
图8示出了本发明的有特征的非对称强度等高线图，发生位置对于MLE-F或MLE-G处于位置LE处；
图9示出了本发明的有特征的非对称角度相关能量密度函数的等高线图，图示对象是MLE-F或MLE-G；
图10示出了本发明的角度重整能力，图示对象是1.2倍变形延伸的锥形积分仪杆；
图11示出了本发明的谱重整能力；
图12示出了对于不同的MLE设计的有关收集效率对于接收或发射域的关系图；
图13示出了具有折叠后向反射器的LGLE-H的俯视横截面图；
图14示出了对于LGLE-I的小型密封式反射灯；
图15示出了具有三个颜色光谱带产生系统的双口式LGLE-J；
图16示出了LGLE-K，其具有曲面的最小域表面和匹配的LG适配器，该适配器的输出与另外一个LG相耦合；
图17示出了一荧光转换系统，作为LGLE-L；
图18示出了LGLE-M，其具有整体的锥形的LG，适合于汽车照明；
图19示出了改进的PLE-AB，其具有传统的光束成形/均匀化光学系统；
图20示出了PLE-AC，其采用了一个LG，该LG作为成形/均匀化光学系统；
图21示出了对于可反射LV的PLE-AD；
图22示出了新型的投射显示系统；
图23示出了PLE-AE，其采用了二个LG，以改善色盘的通过量效率；
图24示出了DMD式的LV的不同的接收角；
图25示出了LV的相关的尺寸和横截面形状，该LV具有匹配的LG的输出口；
图26示出了可反射LV的PLE-AF；
图27示出了投射头的设计，其具有可调整的梯形修正。
优选实施例的详细说明
为了更好地理解本发明的优选实施例和方法，理想的是考察现有技术的例子，如关于图1-5所述。另外，在整个详细说明过程中，为清楚起见，本质上同样的元素用同样的标号表示。
现在参看附图其中的图1，图1示出一个常用的、现有技术LGLE-A(例如，见美国专利No.5,491,765)，该LGLE-A以轴向对称方式，照明一轴向对称、固定直径的LG10输入口IP的接收表面ASL的圆形集光孔，该LG10具有一接收角θL in和光轴12。对固定横截面的LG来说，其输出口的发射孔与输入口的集光孔相同，以便用于这种特殊类型LGLE的有效目标TA实施上是输入口IP。对上述LG10，它的最大接收角θL in被定义为最大容许输入角，其能量传输损失是不能接受的。
应该注意，尽管每个LG的输入口通常都加工成不同形状，但每个输入口仍然具有例如相应的有效输入表面、输入孔(等于输入表面的外形)和接收角。因此，在合适的地方，和为了简化现有技术与本发明优选实施例的比较和对照，采用带下标和/或上标的字母说明，代替数字来描述给定系统的主要功能参数。此外，在适当地方，整个说明过程中，将采用小标号和文字来标出类似的元件。此外，用与其有关的下标符号‘i’代表许多个相同的项目。还有，所有角都用带其各种下标和上标的‘θ’标出，这些角被认为是相应的最大半锥形角，除非另有说明，这些角都限定在它们相应的远场位置处。它们也可以具有相应方位角Ψ的关系(通常没有说明)，亦即θ(Ψ)。感兴趣的所有角θ之和形成一相应立体角‘Ω’和连带角度相关的光束形状，该光束形状被认为是相应角度相关的能量发射或接收功能的适当选定的、恒定能量密度的等值线。
下面在更详细评述了有关的现有技术之后，定义并讨论了一些参数，象域E、域效率EE、通过量效率TE及输送效率DE，本发明自始至终都使用这些参数。
在图1中，将光源SA示出为一种密封式复合反射器灯(例如，商标为CERMAXTM型的灯)，该灯具有一个抛物面反射器14、一个形成透明罩的窗16和一个发射体EVSA。由反射器14和窗16形成的密封腔充有合适的赋能气体。将直流(DC)电流供给阴极20和阳极22(也称作电极20和22)，同时赋能不同电极20和22的末端之间的气体。最后发射电磁辐射的发射体EVSA具有与空间、角度和光谱相关的能量密度函数，等发射强度的与空间相关的轮廓表面通常加工成形为象一个细长的泪珠，如图1所示。最大输出发散角是θ。
最大发射体EVSA靠近阴极20的末端设置。发射体EVSA通常具有一准圆简形对称轴，该准圆筒形对称轴也叫做光源轴，它由阴极20和阳极22的电极末端形成。从发射体EVSA发射的能量角关系通常与光源轴24轴向对称。然而，在含有电极20和22的平面中，从发射体EVSA射出的辐射一部分被电极20和22的末端挡住，结果产生一有限角度的发散角，该发射角与光源24正交。
利用图1来示出一种同轴LGLE通常实施的现有技术设计技术方案，此处光源轴24与光学对称轴(也叫做抛物面反射器14的系统轴28)相同，并且此处将发射体EVSA靠近抛物面反射器14的焦点设置。这样，聚集和反射的光源能量作为一种本质上平行、缓慢发散的能量束射出密封式灯窗16，该能量变成被一集中系统30，例如一个透镜聚焦到一个第二光源S′A中，该第二光源S′A具有发射体EVS′A。同时，抛物面反射器14和集中系统30实际上形成聚光和集中系统A(CCS-A)，该CCS-A具有一用于从光源SA的发射体EVSA发射能量的系统轴28。此轴向对称的CCS-A用一最大集中角θ将聚集的光源能量沿着系统轴28，在轴向焦点位置Lrms处，集中成本质上(空间和角度)轴向对称的光束，在系统轴28处，自由传播的能量束的均方根直径(Drms)处于其最小值。此轴向焦点位置Lrms也是第二光源S′A发射体EVS’A的中心位置。
CCA-A与发射体EVS′A、电极20和22及形成罩的窗16结合，形成相应的MLE-A，它与LG10一起形成相应的LGLE-A。为了将最多的能量耦合到LG10中，将其输入口IP设置在发射体EVS′A内部。
图2示出不同种类常用的现有技术LGLE-B，它照射固定截面LG10的输入口和接收表面ASL，该LG10具有对称的角度相关能量接收功能。而且，它的接收表面ASL是LE-B的实际目标TB。相应的CCS-B现在由椭圆形反射器40的轴向对称部分制成，该反射器40具有一旋转轴，该旋转轴也是CCS-B的系统轴28。此处将光源SB作为一个发射体EVSB示出，该发射体EVSB被一透明的单泡灯封闭，该灯具有一内部罩42，电磁能穿过该内部罩42射出，并且罩42封闭合适的可赋能气体。某些类型的灯是双泡灯，该双泡灯具有透明的外部罩和内部罩，能量穿过它们射出。相应反射器40也可以选择地用安全窗封闭，该安全窗防止灯爆炸的危险，因此有效地形成一个外罩和双罩灯。
第一灯杆44和第二灯杆46在两上(对称的交流电弧)电极48和罩42之间有一个气密式密封件，并且便于光源SB相对于反射器40的机械安装。椭圆形反射器40中的孔50使光源SB能沿着系统轴28适当定位和机械固定。光源SB和CCS-B形成相应LGLE-B的MLE-B。
与图1所示的直流型光源SA相反，图2中的交流型光源SB有两个电极48，这两个电极具有本质上相同的末端形状，它们由交流电流赋能。这实际上使两个电极的末端大约每隔半个电流周期就变成阴极末端。因此，产生时间平均的等离子体光源的发射体EVSB具有两个空间上分开的发射极大的子发射体52和54，这两个子发射体部分相互重叠。其中每个子发射体靠近不同的电极末端都有一个发射极大值。通过交替式子发射子发射体52和54的时间平均式空间叠加，得到双峰式发射体EVSB。
图3A通过示出在包括光源轴线24并横切发射体EVSB的平面中，用典型的交流电弧光源SB(如图2中所示)可以得到的等发射强度的等高线，用图来说明空间相关的能量发射强度分布(x、y；S)的一个例子。另外示出的是挡住其中一些光发射的交流电弧电极48的两个重叠的末端图象。应该注意，对许多DC或AC型弧光灯，这些等高线的形状与检测系统的光谱带宽有很大关系。它们的形状也常常取决于给定弧光灯的实际工作时间和起始脉冲数，及灯轴线24相对于重力场和/或电磁力场的取向。对MLE-A和MLE-B设计，这常常导致在CCS输出光束焦点处及因此在LG10的输出处与空间和/或角式灯工作时间相关的颜色改变。尤其是对金属卤化物型灯，这种空间相关的颜色改变十分普遍。
再参看图2，来自发射体EVSB的辐射被反射器40聚集并集中到第二光源S′B的发射体EVS′B中，这样照射LG10的输入口IP。在发射体EVS′B的内部，亦即在相应轴线焦点位置Lrms附近，强度分布还取决于两个子发射体52和54相对于椭圆形反射器40的第一焦点F1的地点。因此，对一给定的椭圆形反射器40、LG10和光源SB，发射体EVSB的轴向位置必须进行优化，以便达到最大限度耦合到给定的LG10中。
图3B示出图2中现有技术LGLE-B的理论上最佳的性能，该LGLE-B对下述系统参数和将光耦合到一个圆孔或LG10中进行了优化，该圆孔或LG10具有5mm的直径和最大接收角θL in＝30°。图3B示出在垂直于系统轴线28的平面处，角度相关的能量密度函数AT(，Ψ；S′)同等聚集强度的等高线，系统轴线28确定轴向能量焦点位置Lrms。对选定的参数，这也是LG10输入口IP的最佳位置。在图3B中，将输入口IP的收集孔CA(x，y；S’)以粗圆线形式示出，该粗圆线封闭的面积ASL＝19.6mm2。
轴向对称的AC型体积光源SB已用于产生图3B中所示的数据，它具有与产生图3A中数据的体积光源相同的能量发射密度函数。本说明明书自始至终都用相同的光源，来对相对光源SB的不同MLE的域性能进行比较。假定两个电极48的末端间距为2.35mm，及子发射体52和54的发射最大值之间的空隙是2mm。假定罩材料是折射率n＝1.46的石英。假定光源罩42是外径为12.5mm和1mm壁厚的球形。假定灯杆44和46具有长30mm和直径为9mm的圆柱体形状。制成的椭圆形反射器40在距该反射器40左面顶点的距离为8.5mm(100mm)处有一第一(第二)焦点F1(F2)。反射器总长度为50mm。子发射体52和54二者相对于反射器40的第一焦点F1对称式定位。发射体EVSB相对于焦点F1的对称定位不会增加可以聚集到5mm圆孔中的光总量。
产生的能量束在距反射器40的顶点的轴向能量焦点位置Lrms≈95mm，具有一最小的光束rms的直径Drms≈3.1mm和发散角θ＝28°，该发散角在选定的LG10的数值孔径NAL in＝sin(θL in)＝0.5的范围之内。因为本说明书所述的全部MLE的角输出能量密度函数都没有意义明确的截止点，所以全部的相应发散角θ都随意地(用射线描迹系统模式)定义为封闭99％能量的最大相应发散角。
应该注意，相应CCS-A和CCS-B二者均是非成像式系统，这是由于两个对称轴线28和24的共线排列，产生一个本质上是轴向对称的光束，该轴向对称的光束与位于其相应焦点附近的轴向对称光源SA的空间和角发射特征无关。
图4示出现有技术的另一个例子LGLE-C，该LGLE-C用一AC型反射器光源SC照射小LG6 2的接收表面ASL(目标TC)，该AC型反射器光源SC由后向反射器64和AC型光源SB组成。在美国专利No.5,509,095中论述了这种设计。
在此现有技术实施例中，一个凹式主反射器66将反射器光源SB射出的光聚集在一个立体角68之内。此角主要由光源SB的发射体EVSB相对于反射器66的位置、它的发射表面范围及光源SB角度相关的发射能量密度函数决定。在与反射器66相反的方向上发射体EVSB射出的光被后向反射器64聚集。该后向反射器64实际上产生发散体EVSB倒置的镜象，以便子发射体52叠加到子发射体54上，这样形成实际的子发射体70c，和反过来也一样形成实际的子发射体72c。子发射体70c和72c二者的光谱叠加，形成最终反射器光源SC的发射体EVSC，反射器光源SC由光源SB和反射器64组成。
由反射器66聚集的能量穿过罩42向后聚焦到第二光源S′C的发射体EVS′C中，该第二光源S′C位于一个(准)成像位置LImax处并靠近罩42外表面的右边，亦即反射器66的对面。翻转图象和放大图象的反射器66形成LGLE-C的CCS-C，这样产生发射体EVSC的垂直翻转、放大并稍微变形的图象，亦即第二发射体EVS′C。位置LImax通常被定义为图象平面74的轴坐标，该图象平面74平分发射体EVS′C，并包括集中光束的强度最大值。此图象平面74是垂直于CCS-C系统轴线28的平面。反射器64中的孔80能将LG62的接收表面ASL定位在发射体EVS′C内部的最大强度位置LImax附近。
仍参看图4，射线76代表最垂直的到达反射器66实际镜面的由子发射体54发射的辐射。应该注意，该垂直发射部分被相应电极48的末端挡住，而通常导致集中光束的轴向非对称角能量密度函数。在反射器66处反射之后，射线76转变成反射的射线78，该反射的射线78再穿过-罩42并和发射体EVS′C的子发射体81相交。射线82代表从子发射体54开始最垂直的到达反射器64实际镜面的射线。在镜面64处反射之后，反射的射线84射向子发射体52。最终的垂直离轴射线位置的翻转是由于反射器64的图象翻转效应(后向反射器的垂直放大作用Mo＝-1)，这样，它就改变了来自子发射体5 2和5 4的发射，以便产生有效反射光源SC的子发射体70C和72C。射线84延伸它穿过子发射体52的路线，到达主反射器66，主反射器66将最终的射线88反射到发射体EVS′C的子发射体86中。这样，图4中示出的射线90在主反射器66的有效镜面最水平的延长部分处与该主反射器66相交。产生的反射射线92穿过-罩42向后传送到子发射体81。应该注意，射线78和92在图象平面74处一般不重叠。这是由光源-罩42到第二光源所引起的光学变形的结果，因此造成图象某种域损失。
与图1和图2中所示的非成像式LGLE-A和LGLE-B相反，图4中所示的LGLE-C的光源SC和SB的光源轴线24垂直于CCS-C的系统轴线28定向。这使主反射器能起一种稍微放大、翻转图象的系统作用，同时产生一个准成像、峰强度最大的LGLE-C。
在图4所示的现有技术设计LGLE-C中，从光源SB发射的射线在到达图象平面74之前，穿透-罩42的表面3或5次(取决于射线是否首先遇到反射器66或反射器64)。同时，由于-罩42的光学性质及因额外罩透射而造成的附加菲涅耳损失，这造成光源图象，亦即发射体EVS′C模糊不清，因而对限制这种MLE的最大可达到的峰强度Imax和相关的能量聚集能力产生影响。另外，电极48的末端挡住一部分光多次穿过罩42。正如下面将要示出的，这进一步降低了这种LGLE的输送效率DE和域效率EE。
图5概括了一种典型的现有技术PLE-AA，它照射一个作为目标TAA的投影屏幕98。唯一的LV100(以处以反射型LV示出)是这种类型LE的关键光学元件，并且必须很均匀地和用红色、绿色与蓝色强度的精确平衡对它照射。投影透镜102将LV100的输出聚集，并将放大的LV强度图象聚焦在投影屏幕98上。图5中示出LV100具有可选择的基准轴104。例如，在DMDTM或TMATM(分别由Texas Instruments或DaewooElectronics制造)型LV100情况下，轴线104是各个反射器元件的铰接或倾斜的方向。
图5中所示的MLE-AA照射一个色盘110。为了示出图5中所示的某些元件可以与图2中所示的那些元件相同，采用字母的延伸部分、亦即‘-B’(代替‘-AA’)来标出这些元件。圆形面积ACW代表射出CCS-B的光束与色盘的交点，该色盘位于接近相应轴线能量焦点距离Lrms处，对称或非对称的色盘110以一种与时间相关的定期方式限制光谱能量，该光谱能量可以透射到中间目标面积A′T，并还可用于在光谱上将光束122重整，以便与LV100选定的工作方式结合，可以在投影屏幕98上得到选定的白色光点和色移。
透射的光束部分用一聚光透镜聚集并透射到一个可选择的积分系统118上，该积分系统118主要用作光束均化器和可选择的光束截面形状转换器(例如对圆形域效率低的ABT转变成矩形光束形状的转换器)。常常用透镜或相阵列对或实心或空心的矩形、非锥形、坚硬的光导向器作为光束强度积分器。通常，这种变换积分对称光束的光导向器具有本质上与LV100相同的截面形状(线性比例因素和超过占空距离固定除外)。
耦合透镜系统120(SBT)将这样产生的照射光束122集中到想象的具有最小光束截面积AT′的中间目标T′AA上。中间目标T′AA的目标位置选择作为照射均匀度和投影屏幕98处最大亮度级之间的最好的折衷方案，用于选定的系统约束条件，并且通常选择位于LV100的接收表面ASLV和投影透镜102的输入光孔之间。
图5中示出两块可选择的遮光板124和126。遮光板124设置在色盘110的输出侧附近，并且它的图象用SBT投射到LV100的矩形形状上，因此限制了过多的能量碰到LV100的周围面积。应该注意，由于可选择的‘Scheinplug’效应，亦即对LV100非正规的输入方式操作，相应遮光板124和/或126可以具有与LV100的聚集孔径稍微不同的形状(例如产生一个因在两个正交轴线上倾斜遮光板而引起的梯形，然后将它投射到一个平面上)，甚至在用SBT将一个形状变换成另一个形状时也是如此。也可以用一块处在照射光束122适当位置处(见美国专利No.5,442,414)的特殊形状遮光板126，从一轴向对称的输入能量光束，产生一个轴向对称的、角度相关的能量密度函数θout(Ψ)。该专利还介绍了通过将轴向对称的光束转变成轴向非对称的光束，用ABT来增加输送效率。方位角Ψ对照LV的基准轴线104测量很方便。
图5仅示出为基本了解它与本发明关系所必须的现有技术PLE-AA的主要的光学元件。一般，利用附加的光学元件来使光束空间式转向，并将它耦合到LV100上或离开LV100。其它类型的PLE也使用。
一般，从灯S发射的彩色光不合适地被平衡。因此，没有选定彩色光谱带波长相关的衰减，就不能用它们来平衡相应彩色通道的整个强度，用于产生合适的白色光点或色移。尤其是，许多类型用于PLE的灯缺少蓝色或红色，因此，必须进行专用系统设计选择，以便在给定的产品设计约束条件范围内，找到总体优化的技术方案。因此，与色盘的通过量效率类似，可以定义一种彩色效率，该彩色效率表示彩色平衡之后可利用的光强度与彩色平衡之前全部可利用光的比值。因为大多数PLE都是用来产生几乎逼真的彩色图象，所以它们的设计不仅受总的最小量可输送的光制约，而且受最小必须的色移范围和选择白色光点可接受的约束条件制约。某些类型的PLE设计(三件系统等)也受可用的滤光器制造工艺和其它实际的设计制约条件限制。一般，PLE设计人员可以牺牲彩色保真度来达到最大的屏幕亮度。然而，这种附加的设计约束条件一般进一步造成输送效率损失。
因此，为了对给定的目标应用和给定的设计约束条件优化LE，必须最先考虑优化LE的输送效率。在许多情况下，对成本和性能约束条件设计来说，域效率、EE、彩色效率和通过量效率TE是实现最大输送效率的主要限制。
LE及其光学组件的光输送或辐射能输送效率可以用所谓域的参数来表征。可把域理解为光束空间空间和角度的实际尺寸的纯‘几何范围’，并且每个定义都是只取决于感兴趣的波长区内汇集的能量的单色特征图象。
为了具体说明，此处介绍最简单的光源和检测器情况，该光源和检测器具有垂直定向的平坦发射或接收表面。根据这个例子来详细说明通用的LE性能参数。对该技术的专业人员，可以将说明扩大到包括曲面和曲体光源/检测系统。
通过首先考虑均匀发射表面光源S(例如，朗伯表面发射器)的特殊情况，来更好地理解本发明的基础思想，该均匀发射的表面光源垂直于它的主发射能量传播轴定向。(为了推导出非均匀表面的域，可以对适当选定的均匀光源类型进行适当的加权求和)。在许多涉及辐射测量法的光学专著中，在一个立体角Ω内由这种均匀发射表面ESS发射的光束的光源域，由下面的表达式定义：
 Es＝n∫∫cos(φ)dAdΩ                 (1)
      ESS′Ω
式中：n是发射表面ESs发射侧处的折射介质。积分角φ是表面元dA的法线与立体角元dΩ的中心辐射之间的夹角。重积分是对所有感兴趣的表面元dA和所有立体角元进行积分。
对被积分的光束具有均匀的椭圆形角度相关的能量密度函数这种特殊情况来说，方程(1)得到下面简化了的关系：
ES＝π*Ae*n2*sin(θh)*sin(θv)＝π*Ae*NAe，h*NAe，v    (2)
式中：Ae是发射表面ESs的有效表面积。NAe，h和NAe，v表示具有垂直或水平轴的发射光束有效的水平和垂直数值孔径，该垂直或水平轴平行于椭球形角发射图形的主轴。角θh和θv表示折射介质内最大水平和垂直发射角θ，该折射介质在发射表面ESs的输出侧处具有折射率n。通过对发射面积Ae及角θh和θV采用有效(平均)值，常常也可以用方程(2)来近似求出非均匀发射器的精确域值。也可以用它们的有效输出表面来近似地说明体积光源。
从光源S发射出的光可以被一垂直方向的接收表面ASs截住。在感兴趣的光束和表面ASs的能量接收功能是空间上和角度上都均匀的情况下，与发射情况，用相应的聚集感兴趣的能量束的聚集面积Ac来定义收集域Ec和相关的接收表面。通过交换方程(1)或(2)中的适当数值，可以根据给定的接受表面ASs与其空间位置和方向的关系，来确定收集域Ec。因此，对与预定位置和角方向处给定光束相交的给定可用的聚光表面积，可以计算出能量大限度地聚集多少可用的光束能量，和/或对最大能量聚集来说，给定的聚集表面与光束相交最好的地点，亦即空间和角度上的定位。
对每个自由传播的光束，都至少有一个接收面，在该接收面处，收集域Ec是最小值，并且它的相关聚光面积Ac也是最小值。在本发明中，这个表面叫做最小域表面(MES)。MES也可以解释为能聚集总可用光束能其中给定部分P的最有效(最小)集光面。
曲面和曲体的发射器，以及曲面和曲体的检测器对计算来说稍微更复杂一些。这种复杂性增加主要原因之一是，所有光学系统都有不同的正交和纵向放大倍数。对小距离，与相应光学成像系统的有效焦长相比，纵向放大倍数为M1～M0，此外M0代表正交放大倍数。这意味着，正交放大倍数M0(＝图象距离/光源距离)越大，则这种延伸的光源体积效应越大。因此，当将不同数值孔径下工作的不同光学系统性能同正交和纵向图象放大倍数比较时，必须特别注意。
本发明第一优选实施例对给定聚焦光束提供一种确定MES的方法。该方法可以应用于用适当光线跟踪程序提供的光线数据集合，或应用于实际光束。相应理论最小收集表面可以包含一个或多个空间分离表面岛，而各个这些岛可能是与给定总收集能量相关的在不同方向取向的曲面，为找到这种最小收集表面，该相应光束数据首先需要在包围给定光束的最小光束腰区域的区域内在三维空间中进行三维像素化。相应三维像素的形状最好为长方管，所有三维像素具有相同形状和体积，并充分小，以便对现有给定任务提供足够的空间分辨。为了对给定最小空间分辩或功率分辨增加计算效率，三维像素的纵向长度、宽度和高度最好与相应强度I的空间相关梯度即dI/dx、dI/dy和dI/dz匹配。
在对关心的接收空间区域的相应三维像素映射方法进行正确选择之后，需要决定输入在各个三维像素前表面上的总的积分能量。对于现有应用，通常只有特殊范围的光谱能量和/或角的发散角是有意义的。在那种情况下，只有输入在预定可接收角度范围和光谱范围内的光能量才能在相应三维像素收集区域上被积分。
在计算的光线数据的情况下，跟踪光线到第一三维像素的横截平面，并决定输入到各个相应收集孔(三维像素输入面积)上的能量。对于各个三维像素，还理想地计算相应收集域值和平均光束方向，它既可计算出三维像素的收集面积，又可计算出低于相应三维像素的检测/限制角阈值的输入光束角分布。
在聚集光束的情况下，光束需要用相应光谱带通测量方法和/或发散角限制测量方法在垂直于Z轴的第一x-y平面上被取样。可能的常规强度映射方法是单点扫描和ZD检测器系统如x和y扫描针孔、扫描的单一光纤、具有多个不同取向刀刃的转动鼓，或阵列检测器(例如CCD)、照相系统等。最好应用线性能量测量方法。如果不可能，可对非线性检测响应函数修改原始数据，以推导出各个三维像素的相应总输入能和可收集的能。随后沿Z轴移动此二维像素化的收集表面，直至下一个三维像素平面开始，随后重复上述过程。这样便可得到描述接近最小光束腰的光束强度分布I(x，y，z)的三维图。
随后找出具有最高收集值的三维像素并标记为第一允许三维像素。在所讨论的简化情况下，当MES受到限制，沿其Z轴受到阻挡时，所有具有相同x和y座标(z列)的三维像素和所有在相应光束发散角和/或像素接收锥角(如从该第一允许像素看到的)范围内的三维像素被标记为不允许的三维像素，并须要从数据集合中随第一允许三维像素一道除去。这本质上除去了其头部位于第一允许三维像素的那些三维像素的锥形体积。
应当注意到，对在轴向顺序具有两个或多个焦点的强度分开，上面说明了三维像素阻挡法，即特别选择和消除对应于允许三维像素的不允许(遮盖)三维像素将妨碍找到相应MES解。例如，具有交流式光源的MLE-B便是这种情况。因此从数据集合中除去不允许三维像素一定与人们关心的研究模式即阻挡模式、部分阻挡模式、局部阻挡模式相关。
第一三维像素的输入表面是在相应平均能量传播中对于收集域值或功率值的相应MES的投影，该收集域值或功率值不大于相应第一允许三维像素的收集域值或功率值。MES最好具有表面法线，该法线平行于子光束的输入主传播方向并具有空间外延部分，使其在三维像素输入面上的投影是三维像素的输入表面。
在下一步骤中，再从其余数据中寻找最高收集值，并标记为第二允许三维像素。然后从数据集合中除所有有关的相应不允许三维像素以及第二允许三维像素。类似地，可根据相应光束传播轴和在第一及第二允许三维像素收集表面上的结果的投影决定在总收集域或功率值小于第一和第二允许三维像素的收集域之和的条件下的MES。继续按照这种方式便可以确定阻挡的MES，对于给定的光谱分布、输入角度相关的能量密度函数以及MES的最大角度和光谱相关接收函数，该阻挡的MES取决给定的收集功率和/或收集域。
技术人员可以引伸上述说明的方法，使其包括非阻挡MES的情况和/或此方法的明显变型方法，这些引伸可成为本发明的一部分。例如，按照其Z座标和功率重新分类三维像素数据可以加速计算过程。
无源光学系统的辐射(能)转换定理说明，光束域值当其通过理想光学系统即Ec≥Es时不会降低。正如热力学系统的熵一样，一当光束的域已增加(例如利用特别的CCS或LG)，则无论采用什么类型的额外无源光学系统来进一步改变光束的空间特性和角度特性，它也不再降低。这就是给定光束的域与给定的孔径受限的光学系统的通过量有关系的原因。
为了定量确定给定功率p穿过给定第i个光学系统造成的光束的域的相对增加，称作域效率EEi(p)的比值参数定义如下：
EEi(p)＝Ein(p)/Ec min(p)/i≤1       (3)
式中，Ec min(p)代表射出第i光学系统的光束的最小域，为收集给定功率值该光学系统是必需的。类似地，Es in(p)是功率为P的输入光束的最小相应域。此性能比值可使给定系统“域传输”性能与EE＝1的理想实施光学传输系统的性能相比较。
类似地，对于输入光束的给定(无源)第i光学子系统的通过量效率TEi(E)被定义如下：
TEi(E)＝(Pout(E)/Pin(E)/i                  (4)
式中，Pout(E)和Pin(E)是从具有给定收集域值E的相应第i子系统的输出和输入光束中可收集的最大光功率值。
应注意到，对于有源光学系统例如萤光转换系统，如下面要讨论的，在给定波带内的输出光束的功率在某些情况下(萤光转换)可能高于输入光束的功率。
光学系统的域效率EE和通过量效率TE是相关的参数。在第一种情况下，输入功率固定，该比值决定在给定光束穿过给定光学系统时输入光束的域增加多少。在第二种情况下，域值E固定，而比值决定有多少可利用的输入功率可以通过(损失或增加)给定光学系统。如果需要，这些公式还可以扩展到能够表征波长系统。
对于给定目标T和光源S的LE的输送效率DE在本文中被定为一个比值，即
DE＝PT/PS                      (5)
式中，PT代表既可传送到给定目标T又能为其所利用的照明光的光功率总量。发射的光源能量以及LE的光束重整能力二者常常决定有多少传输光能可由给定的目标T所利用，即有多少光能是在其接收条件内。参数PS代表相关光源S发射的总的光功率，并可用来进行正规化。给定LE的这种总的输送效率DE因此表征了有多少光源S发射的光被耦合到目标T并为其所利用。同样，对于给定光学子系统，将PS换成Pin便可将局部输送效率DE定义为正规化值。因而相应输送效率值DE直接地代表LE的相应效率，或其光学子系统中一个子系统的相应效率。
对域受限目标T的很高输送效率的LE的优化设计起关键作用的有两个主要思想和第三辅助思想，本发明的LE设计是基于联合认识这些思想：(i)应用准成像的通过量效率高的MLE；(ii)然后，如果需要，用匹配的ABT非对称地改造光束的角度和横截面特性；(iii)如果需要，还使它与用于光束放大和光束导向的SBT以及用于光束导向和成形的非成像光学系统相结合，以便形成输送效率高的面积/角度转换的远距离能量传输装置，以便更有效地照明目标T。
第一思想是基于这样的认识，在大多数现有技术LE中，最大域效率损失和/或通过效率损失的主要部分发生在第一光束重整阶段即MLE阶段，即通常非对称光源S正转换成对称第二光源S′的阶段。有关域减小(面积增加和/或只有部分能量被收集和转换)原因的理论分析导致产生第一优选思想：与现有技术LE相比，相应MLE的CCS应当是准成像的，高收集效率和高域效率型的CCS。MLE亦应当完美地具有可使至少一些不能利用的能量转换成可利用能量的能力，由此可选择地形成有效的光学系统。这导致发明下述的优选的MLE装置，该装置作为ABT工作令人满意，该ABT可以将非对称的空间延伸发射光源S以域效率很高的角度/面积转换方式转换成容易控制的非对称第二发射光源S′，该光该S′的域本质上等于光源S的域，但该光源S′具有相应较大横截面积孔径以及相关的较小的和更容易控制的发射立体角。
第二思想基于这样的认识：对于给定目标T的预定要求，为了进一步增加优选MLE的域效率高的输出光束的输送效率，还需要域效率高的重整装置。进一步的理论分析表明，方程(1)～(5)中没有一个可以限制相应收集表面面积A的形状或立体角Ω的相应角度相关能量密度函数的形状。只有相应总面积和总的立体角值可用作为光束的域计算，而且至多也不过只保持这些值的乘积。本发明的第二优选思想因此基于这样的认识：对于非对称光束和/或非对称目标照明要求，特别需要非线性的和/或非对称形状的和/或角度的转换装置。如下面在说明本发明各种不同实施例时所看到的，常常可以找到正确匹配的ABT设计方案(尤其是空心或实心的光导装置及特殊输入口和输出口配备)。当使这些优选的光束重整件(它可以设计成在特定设计约束条件下域效率是很高的)与优选的MLE和目标T相匹配时，可以设计LE，该设计的LE对于域受限的目标其输送效率比先前的高得多。
本发明的第三原理起源于这样的认识：以这样方式制造相应ABT的特别是LG的输入口和输出口和/或使其与辅助光学成像的和/或非成像的部件联用，使得在需要和/或要求时，可将多光束重整能力和(局部)光束控制能力，与远距离能量传输能力和/或面积/角度转换能力相结合。在制造为特殊照明任务定制的紧凑高效LE时，这是有用的。
因为现有技术LE的效率损失发生在多个阶段，所以下面本发明的各种实施例示出了如何改进LE的选出阶段，以及如何结合不同的部件来形成传输性能提高的MLE、LGLE、ABTLE、PLE等。
按照本发明，域效率高的MLE的基本原理示于图6和7。图6示出一组优选实施例的水平横截面图(在灯轴平面内)，而图7示出另一组优选实施例的相应MLE垂直横截面图(在垂直于灯轴的平面内)。附图6和7两个图中示出的基本优选MLE设计不同于现有技术LE，因此创新的MLE变成域效率高、通过量效率高和输送效率高的MLE，这将在下面详细说明。
优选的MLE由具有主曲率半径Ro的RRS140组成，该RRS140与光源S相结合形成有效反射器灯SF、SG等，如上所述，该灯的发射本质上进入一个显著减小的发射立体角Ω＜4π球面角。它还包括主反射器系统(PRS)142，该系统收集由相应反射器灯发射的大部分光线，并将该光聚光在光源S附近，并射向MES144。这种聚集的能量经至少一个相应输出口射出相应的CCS-F、CCS-G等。
本发明具体涉及空间延伸的发射光源S，并具体涉及还具有角对称能量发射密度函数的光源，但不仅仅涉及这种光源。这种光源最好是白炽灯、气体放电电弧灯、碳弧灯以及其它灯，这些其它灯可具有一层、两层或没有灯罩，或其罩形成凹式密封反射器系统，并具有用作出口的出口窗，或采用直流式或交流电极的灯，或采用直流电、交流电或高压脉冲作电磁能发射材料的赋能装置的灯，或为无极放电灯，或为微波供能灯、壁稳定型，或产生发射区域的激光(包括由x射线发射机供能的激光)。这种能量发射材料为钨、涂钍的钨，或碳，或某些气体包括稀有气体如Xe、Ar、Kr等，这些气体经常含有Hg，构成其主要成分，或者含有Na、S、K等以及金属卤化盐的混合物。具有电极和罩的灯内最好包含含卤素的分子或其它产气装置，以便从罩内部的内壁上除去沉积的电极材料。另外，某些类型的灯在内部罩的外表面上最好对于关心的波带具有一层消反射的涂层和/或对于无用的能带(例如红外和紫外波段)具有一层可随意选择的反射涂层，这些涂层能够承受罩的工作温度。例如，多层介质涂层可用于卤化钨汽车灯，以捕获近红外线并将其反射回到灯丝，由此可节省高达30％的电能而可以将灯丝加热到其工作温度。
激光阵列和光发射二极管阵列也是空间延伸光源，技术人员还可以改变本发明，使其扩展到这种空间延伸的非相干光源或部分相干或完全相干光源。
对于任何给定的收集域值，如上所述，存在相关的(截止的)MES144。这种MES(由一个或多个空间上分开的表面ASi构成)最好根据方程(1)或(2)进行选择，使得对于给定的收集域值，它可以从相应发射体EVs收集最大能量。
相应PRS-F和PRS-G构成相应CCS-F和CCS-G。它们属于准成像型的CCS，这种CCS与CCS-C相反，在光源S和第二光源S′之间具有充分的距离，因而大部分光源能量可耦合在罩42的附近(不穿过)。通过正确选择PRS142和RRS140的反射器的扩张尺寸，这些优选的CCS尤其能够将可聚光光束密集地聚焦在MES144的位置LE附近，并且如下面要说明的，还可以达到较高的通过量效率和域效率。从PRS142反射的受到光源罩42、灯柱44、46和电极48等的物理形状和/或光学特性遮挡(散射、吸收、变向等)的光线一般以非域效率的方式射出入口146，因此一般不能有效地收集。
优选的MLE设计产生像差较小的域效率和通过量效率多少有所提高的相应第二光源像(图6中示为虚线簇，该虚线簇代表经相应第二发射体EVS′F的恒定收集强度的横截面轮廓线的翻转图)。为了在相应CCS的y方向在给定的最大高度约束条件下对于给定光源S和给定罩42尽量增大通量效率，最好选择光源轴线24和位置LE之间的距离，即选择最大垂直发散角θV，使得PRS142的给定光源遮挡损失和相应RRS140的直接光收集损失本质上大小相同，即Δ≈δ，其中Δ和δ是图7所示相应“损失”角发散能量密度函数的相应发散角。此处光源遮挡损失被定义为由光源S发射的再由反射器系统142反射回到光源中的光的百分数，再反射回到光源S的光由于光源S的光学和机械遮挡效应而不能以域效率高的方式达到相应MES144，因而无助于提高在相应域制约条件下收集能量的通过量。
换言之，光源S和第二光源S′即位置LE之间的距离还可以这样选择，使得结果的CCS以预选的最大垂直角θ和/或最大的水平角θh传输光。然而一般地讲，这种技术方案对于两部分反射器设计是通过量效率稍低的方案，比补偿损失设计方案即如上所述的Δ≈δ方案的通过量效率稍低一些。
很明显，对于成本、重量和尺寸起重要作用的很多应用，如图7所示的为最大通过量效率即Δ≈δ设计的两部分域效率高的反射器组件具有优点，即使最大垂直聚光角不再是输入参数。如下面讨论的本发明的其它实施例允许制作一种LE，该LE是域效率很高的，而且仍能以大范围的理想的输出发射角传输。采用多部分RRS和/或联用适当的ABT，这是可能的。
本发明的另一优选实施例可以增加用某些类型灯的优选MLE的通过量效率，方法是使单部件的主曲率半径为Ro的主要后向反射器148与至少一个具有不同主曲率半径R1的辅助的第一凹式后向反射器150相结合，形成一个具有较高总收集效率的相应RRS140。具体是，可以应用特别设计的后向反射器来收集和聚焦一部分原本不能充分收集的光能，使其返回到光源S的发射区域，在此区域这部分能量又改变方向以直接或间接的方式射向MES144。这种可能的直接方式包括例如在能量发射区域内发生的散射效应：(i)只改变相互作用光子传播方向的弹性散射效应；(ii)非弹性散射效应，在这种效应中，首先吸收光子，然后发射出多个在其它波长区域和传播方向的光(萤光转换等)。可能的间接方式是将额外的能量加在发射区域，这种能量可间接地使该发射区域具有更大的发射性：例如，热量造成较高的气压，该气压又产生不同的化学组分，这种组分可以改变赋能介质等的光学发射特性和光学传输特性。下面将更详细讨论这种光谱重新排列效应。当然还可能发生非线性的光子材料的相互作用以及其它的直接或间接相互作用，和/或通过选择精选材料特意增强这些作用。
图7示出这种优选实施例，其中利用辅助凹式后射反射器部分150的优选形状使PRS140的原本不能使用的部分又回到原处。此辅助反射器150最好具有有效的角度范围Δ，如从光源S看去的角度范围。其曲率最好选择为或者本质上将已收集光和向后射出的原来罩挡住的光聚焦在相应的发射区域，或者将其聚焦在其余RRS140聚焦的区域(不是使这些光改变方向而进入光源附近的周围，和图6所示的单一凹式反射器形状的实施例中PRS142的作用不一样)。同样，可以应用至少一其主曲率半径R2＞R0的相应第二辅助后向反射器152来使一部分原本经输出口146直接射出的光以类似方式反回聚焦。反射器152具有相应的输出口154并与光源S相距一段适当的距离，一部分已由CCS-G聚光的光可以经该输出口射出，而该适当的距离大于主要后向反射器148距光源S的距离。利用适当数目的具有适当尺寸输出口的辅助后向反射器便可以收集几乎100％的从光源S发射的光(即使光发射在4π球面角内)，并且可以将大部分光聚焦在具有所选最大垂直聚光角度θv的光束内。
可以同时应用反射器系统140、142以及辅助后向反射器150、152来形成两种不固定的共轭的反射环形腔，第一种环形腔是共轭的，而第二种是双焦环形腔，第二种具有两个对称的偏离系统轴28的偏心聚焦区域，而第一种具有相应两个空间上彼此交叠的中心聚集区域。因此捕集的光只能通过从光源发射区内部改变方向，改变到PRS142的方向，或通过系统中某个部分的吸收，或通过以某种方式引向上述输出口146和/或154等方法才能射出相应的环形腔。下面详细讨论这种可能的能量变向效应。光源阻挡效应越大，即相对于罩42的直径相应的PRS142越小，这种损失回收方法变得越有价值。
这种优选型MLE的总的通过量尤其取决于PRS和RRS的反射率以及罩的透视率。例如，反射器的反射率从86％改变到96％将导致净输出增加17％。这种反射率损失减少1.7倍是由于射向RRS140的光至少被反射两次，并且约50％的发射光可直接由PRS142接收。同样，具有消反射涂层的罩外壁的Fresnel反射系统减少4％对于优选的MLE将导致净通过量效率增益约7％。应用上述优选辅助反射器如反射器150和/或152可以部分回收的“损失”光量部分取决于所用光源S的类型、相应辅助后向反射器的收集百分数以及它们以域效率高的方式使收集光线反回聚焦的能力。如下面将说明的，特别是，金属卤化物灯当其用在优选的MLE时已证明表现出要求的萤光转换能力。
图6中，例示用的光源是交流式电弧光源SB，它与后向反射器140一起形成有效反射器光源SF，其发射体为EVSF，具有相应两个子(发射)体70F和72F。应注意到，尽管本处的说明涉及交流式电弧光源的情况，但本发明无意只局限于这种光源。按照本文的说明，技术人员还可以将本发明应用于任何其它的电磁能量光源，包括对称和非对称的无电极发射光源、固态光源、X射线发射光源等。如图6所示，电极48将电能变成在两个对称电极48尖头之间形成的等离子体电弧，该电极48也可选择地用作机械安装定位件，以便相对于凹式主反射器142和凹式后向反射器140固定光源SB。这两个反射器系统140和142几乎完全封闭光源SB。
在图6和7中未示出允许空气进入和/或流出由两个反射器形成的反射腔的不一定必需的进出口。对于某些型式的灯/反射器组合装置将空气吹入这种进出口或从中抽出空气是必需的，这样可以防止光源罩42的局部过热或非局部过热，和/或防止灯柱44和46的玻璃和电极48的金属之间的密封层(例如钼密封层)过热，和/或使反射涂层和/或反射器系统140和142的反射体的温度保持在预定的受损阈值温度以下。可以应用可选择的固结材料143(粘合剂、环氧树脂、低温焊等)来固定电极相对于反射腔的位置，以便实际形成一种复合的反射器灯，在这种灯中，所有重要部件在机械上均锁定在一起，并且可随意地以气密方式密封或不密封。
图6示出一种设计，其中输出口146是反射器140上的一个通孔。图7示出另一种优选实施例，其中主后向反射器148的主体材料本质上透射所关心的能带，而且在反射器148的内侧和/或外侧局部地涂有反射涂层198，以便形成透射输出口146。反射器的透射光材料是消除反射用的，该材料可选择地涂在至少一个侧面上，以便透射所关心的波长区域，并选择地反射其它波长，以便增加透过输入窗199即输出口146的可用能量，如上所述。这种局部反射涂层输出窗也可以看作为RRS140的辅助后向反射器。
对于气体赋能灯，对称轴24最好垂直取向，即平行于存在的重力场向量，以便尽量减小发射体EVSF的轴向非对称性和相应体积。另一个优选取向是对称轴24水平取向，而输出口146朝下，使后向反射光射到罩42的底部，从而尽量减小罩42顶部的发热，并使罩42的表面温度更均匀。
典型的准对称罩42的光学特征对于相应CCS的成像特性引进了显著的柱面像差和较高阶的光学像差，因此减小了未校正MLE的域效率。因此，本发明的一个实施例是提供RRS140，该RRS140具有对称轴线，该轴线与光源轴线24即罩42的对称轴线共线，该RRS140还具有非球面表面曲率，该表面曲率被设计成可以修改罩的像差，使得反射聚集的光源像完全与光源像相同(只是像倒置)。对于也是优选球面式后向反射器形状的第一级优选校正是以这样方式选择的环状反射器，即由罩产生的像移与用最佳偏心配置的球面式后向反射器所达到的像移相比减小了。对于长的交流式电弧灯和/或长的细长柱形发射区域，椭球反射器的正确取向部分可能是相当好的后向反射器，该反射器可以再用非球面校正项进一步改进。同样，也是后向反射部件的辅助部分150和192理论上应为具有与光源轴线24一样的对称性和获得充分的非球面校正，以本质上补偿罩42的像散聚焦像的漂移效应。因为这些反射器部分具有小得多的从光源观察的角延伸，所以通常只需要较小的校正项便可以获得满意的结果。对于罩42不是轴对称的情况，同样的设计优化也适用：对于各个发射方向，相应的后向反射器部件应当理想地补偿由罩42和光束路径上任何其它光学元件所引起的光学光束偏移。
从上面说明可以看出，交流式或其它式的空间准对称发射光源通常是最好的，因为倒像的空间对称发射光束的域本质上可以以这种方式保持，这种光源通常寿命长、制造成本低，而且可以产生空间上更均匀的发射光束。对于非对称形的发射光源例如直流式光源，弧隙最好偏离反射器轴线28，偏差不超过该弧隙的长度，以便尽量增加至假定目标的输送效率，或尽量增加收集区域/孔径。
图8示出计算的空间相关强度分布SI(X，X；S′)的轮廓线，该轮廓线是用图6所示MLE-F装置的理想部件通过数值模型在MES144(为计算方便近似取作位于LE的垂直平面)上得到的。所用的主反射器142为轴对称椭球形状，距反射器142的左顶点(也称顶点)的第一焦距F1为26mm，第二焦距为100mm。后向反射器140也为椭球形状，但短轴b2＝bX＝67mm，并且两个焦点在光源轴线24(Y轴)方向上偏离对称轴线28(Z轴)1mm，MLE-F的总的非对称的正交最大发散角对于99％的能量截止点是θh≈23°和θv≈29°，并且相应的CCS被设计成其最大几何聚光角或张开角θV≈30°。
图9示出角度相关能量密度函数的等输入能量/球面角的轮廓线，该角度相关能量密度函数AT(，Ψ；S′)取决于光线输入于MLE144上的水平和垂直投影角的方向余弦。标记“A方向”的座标轴代表水平的方向余弦即cos(θh)。标记“B方向”的轴代表相应灯轴线的正交方向余弦。示于图6和7的角度θh和θv代表相应聚光角θ的有效水平最大和有效垂直最大。图9中应注意到交流式光源SB的收集能量密度函数的角度相关的砂漏形的非对称横截面形状。加在图9上的粗线155代表对称光束的角收集孔，其NA≤0.5即θ≤3 0°。砂漏状曲线(忽略大部分中心部分)和整个圆周之间的区域代表约44％的砂漏状空间发射角Ωe。这意味着，这种轴向非对称光束的域是均匀充满角空间的光束的域的约60％。
图9中可以识别出多个明显的能量传送损失区域(遮光损失导致通过量效率下降)。在图9所示“雷达”图的左右极上的“极冠”中的能量损失主要是电极48头部和灯柱44、46屏蔽作用的结果，即它们阻挡了光源SB的发射体EVSB中一些接近垂直角度发射的光线的发射方向。人们可以清楚地辨别出围绕图中心的由几乎与罩42外周相切的光线形成的能量缺失环形圈。对于这些光线，罩42的折射特性造成显著的传播弯折，因为它们不能射入位于第二发射体EVS′F内的限定收集区域。因此对于优选的LME，垂直于电极48和灯柱44、46的系统轴线28的横截面积、罩42的横截面积以及罩42的光学光束透射特性均对收集的光量产生显著影响(部分取决于反射器系统140和142的尺寸)，这些收集的光本质上靠近罩、金属丝48和灯柱44、46传送到MES144。
这种灯柱遮挡作用的大小取决于灯柱44、46相对于反射器142焦距的相对横截面宽度和形状。同样，电极头遮挡作用的大小取决于发射体EVS的电弧长度L和宽度W(依赖于电功率的大小)、所述RRS140与罩42联用的成像质量以及发射区域相对于系统轴28的空间配置。对于给定的光源S，设计人员必须在反射器系统140和142的实际系统尺寸及复杂性和最大可达到的传送效率之间进行权衡。
根据数据例如图9所示数据进行的角度相关能量传输损失分析提供了可以反馈给灯设计人员的性能指标。这种分析突出了供优选型MLE用的灯设计的新的改进方面。例如图9说明为什么本发明制造的灯与优选的MLE联用可以获得较高的输送效率。应当注意到，对灯结构的一些优选改变在很多种现有技术的MLE中并没有形成任何有益的效果，而且有时甚至产生变坏的作用。
可以设计、制造这种优选灯，这一点连同其它方法可导致减小电极48头部和/或灯柱44、46(至少靠近该灯柱与罩42的相交部分)的有效横截面积，从而降低相应优选MLE的遮光损失。因此本发明的优选实施例采用轴向非对称形状的电极48和/或灯柱44、46，并使机械要求、电流传送要求和热负载要求与上述最小光遮挡要求保持平衡。这种优选的横截面形状是轴向非对称设计、配置成可对PRS142的聚光光束形成减小的横截面，这种优选的横截面形状最好选自在一个正交于系统轴线28的平面上的一组形状，包括卵形、椭圆形、细的长方形、三角形、T字梁形、梯形和细长的慢慢扭曲的长方形。这些形状与用于现有技术灯结构中部件的普通圆截面形状或近乎方形工字梁的横截面形状形成鲜明对比。这种优选灯制造设计的改变一方面导致相当充分的机械安装、充分的散热能力和充分的电流输送能力，另一方面又可以增加给定高度约束条件下的优选MLE的输送效率特性。在模拟方式下，给定的灯罩的拆焊部分最好同时除去，或配置在可以尽量减小其遮光作用的位置或方向，配用相应的冷却装置可以最大限度增加系统寿命。
与现有技术的MLE-A和MLE-B相反，优选MLE的另一显著优点是，灯柱44、46的两个端部可以配置在优选CCS的外侧或接近该外侧。这样便容易进行维修，并在更独立地控制罩42操作参数的同时可以顾及温度控制能力(冷却)，即可以使罩更始终如一的作用，并更接近其最佳操作温度。另外，如图9所示，优选MLE的相应CCS在灯轴线24方向可能更受限制，因为只有少量可收集的能量从光源S的发射区域射向这些方向。基于本发明的另一个优选设计方案因此可以减小反射器系统140和142的伸展长度和灯柱44、46在灯轴线24方向的长度。这样便尽量减小了MLE占据的体积，直至由于收集效率降低而显著影响相应MLE的输送效率。另一种优选MLE的设计方案在给定最小尺寸约束的条件下应用这种实际上最大的反射器设计，以便通过尽量减小光源遮挡损失的方法来尽量增加高度或宽度约束条件下的输送效率。
下面详细讨论本发明的不同的优选实施例，此实施例用于尽量增加在垂直于光源轴线24方向的在给定宽度约束条件下的MLE的通过量效率。例如，图7示出相应反射器主体的平的壁厚度变薄的部分155，该部分靠近主要的和后向反射器系统140和142的配接区域，位于两个分开的平行平面上，该平面大体正交于灯轴线并正交于CCS-G受制约的方向(图中示为垂直线)。如上所述，这种优选制造的反射器部分导致实际上较大的CCS，对于已知的灯S，该CCS具有较高的通过量效率。应注意到，如果CCS指向例如20°角的向下方向(例如对于密封约束设计)，则平的变薄部分155应该置于不同的方向。
图7还示出本发明的另一实施例，具有主反射器142和主后向反射148，前者从光源轴线24过度延伸一段过头距离DD＞0，而后者欠延伸约同一距离，由此导致制造成本较低的MLE设计。应当注意到，优选MLE式的通过量效率值仅随过头距离DD＞0的增加而很慢地减小，因为增加主反射器的收集效率和由于RRS140的收集效率降低而产生的减小罩传输损失两种效果抵消。主后向反射器148的可制造性部分取决于要求的表面形状准确度和反射器148输出表面的锥角156，该锥角在几何上与过头距离DD有关系。因此，优选的在制造性约束条件下的通过量优化的CCS本质上采用最小的过头值DD，该值在几何上与给定的输出锥角156相关，该锥角由选择的反射器主体制造工艺预先确定。典型的这种输出锥角156在4～10°范围内。必要时最好采用较大的过头距离，以增加PRS142的收集效率和减小RRS140的收集效率。具体是，在后向反射光与光源S产生相互作用，造成不好的效果，例如造成颜色变化，减小相应灯的寿命等时，优选应用这种设计选择。
低瓦数的电弧灯S通常具有较小的发射体EVS、较小的和可能更薄的罩42、更细的电极48和更细的灯柱44、46。这种低瓦数电弧灯的有关的较小横截面积对于给定尺寸的反射器142导致更小的光遮挡。这样，设计具有较高通过量效率TE因而具有较高能量输送效率DE的优选MLE成为可能，以使更多能量传送到最后的照明目标。因而在特殊情况下，较小瓦数的灯可以将更多的光耦合到给定的收集区域，比给定尺寸约束条件下的MLE中，较大瓦数的灯耦合的光多。
将图8和3A相比较可以证明，优选的MLE-F是准成像系统，它能够保持原始光源像的大部分空间相关局部特征，但是在总体水平上使像稍微变形。图9中可看出的总的像变形和不同的像正交放大倍数即MX≠MY的原因部分是由于：(i)对于输出聚光光束的X轴(灯轴)和Y轴具有不同的张角；(ii)对于大部分发射区域以及三维形状的发射区域，发射区域的空间扩张导致离轴的发射；部分还由于：(iii)在XZ平面和YZ平面中造成不同轴向聚焦位置的像差未得到校正；(iv)以垂直收集平面近似为理想的MES144，即忽略了像的“平面”曲率。例如，应注意到，CCS-F稍微离轴地工作，即子发射体70F和72F的中心稍微离轴地偏离系统轴线28，便造成离轴像差和弯曲的像表面即弯曲的MES144。对于给定的收集效率，这种像差常常导致比理想收集表面更大的收集表面。按照方程(1)～(3)，这造成域效率降低。因此这种第二光源像的放大最好尽量减小。
本发明的另一优选实施例进一步增加了优选MLE的输送效率，方法是将轴向非对称校正项加在相应CCS的基本优选的轴向对称形状上。例如，将正确设计的柱形校正项加在PRS142的基本椭球反射器表面上可以减少第二光源的在灯轴24方向的像伸长，因而可以增加相应CCS的域效率。可以优化设计这种校正项，以补偿例如由于罩42、形成输出口190的固体窗、色轮、光学波带滤光器、空间上分开各种颜色通道的分色棱镜等引起的各种光学像差。同样，利用对称轴与光源轴线24共线的(或更一般地具有广义非球面形状的)轴向对称RRS可以减小靠近光源S的后向反射光束聚集像的像散(主要由罩42造成)。这样可以将更大部分的后向反射能量“挤压”在电极48的头部之间，从而增加相应CCS系统的域效率和通过量效率。
对于给定的收集区域，较小的第二光源像S′使得可以收集较大部分的发射光源能量。还可以从较大的发射区进行有效采样，在光源S发射区域具有显著光谱变化空间范围(Spectral varying spatial extend)(例如金属卤化物灯)的某些LE应用中，这还可以增加输送效率。对于罩42的非对称光学特性，在理论上需要将非对称校正项加在基本形状上，以达到尽可能高的域效率EE。因为实际制造原因，人们常常还选择轴对称的准椭圆、准球形或准圆环形的反射器形状，这种形状比优化的广义非轴对称的球面形状更容易制造，这种形状已随相应的LE被优化，与不用这种校正得到的输送效率相比，进一步提高了输送效率。
比较图3B和8可以清楚看出，准成像MLE的优选实施例在保持光源S的局部或整体空间发射特性方面的成像能力优于非成像的现有技术的MLE-B所能达到的，优越之处还在于，对于给定的总功率水平PT，不管是对可收集的光还是目标T可利用的光均形成较小的收集面积Ac。这些图还示出，由于具有交流型光源的MLE-F的光束横截面更像矩形形状，因而对于矩形目标T，与非成像的MLE-A和MLE-B的圆形光束横截面形状相比，可以达到更好的收集效率。这种矩形目标越细长，这种(基于几何形状的)耦合效率优越性一般越大。换言之，根据本发明，较长的电弧灯可成比例的更有效的耦合到给定的矩形目标T上。下面将说明，当在这种LE中采用相应有较长弧隙的优化灯S(基于本发明)时，可以达到较长的灯寿命、更好的电光转换效率，更大的发射角(由于电弧头部的遮光减小)以及更宽波带的光发射和收集。
从上述分析可以得出，为了收集射MLE-F的光，达到最大域效率，相应的光收集区域AC必需分散成一个或多个子区域Ai，这些区域包围第二光源S′F的两个强度峰值252和159。这些区域Ai中各个区域的横截形状具有封闭较高强度区域的等值相对峰强度的轮廓线。图3B和8中标记ASL的粗圆形线和卵形线示出例如最好相应接收表面ASL的收集孔，该接收表面的最大总收集面积Ac＝19.6m。
图8和9示出，与图2所示的现有技术MLE-B的对称输出光束相反，相应第二发射体S′F的空间和角度相关发射特性为非轴对称形状。更具体讲，在MES144上，张角较小，而且优化收集表面最好在灯轴线24的方向较长。因此，如图8用粗卵形线所示的收集表面ASL仅对给定目标T的最大耦合效率是最佳的，如果相应的(有效)发射和收集表面以及它们的角度相关能量密度函数可以以域效率高的方式相互转换。
对于轴对称光束和对于具有对称接收角的目标(例如某些类型的LV和LG)，在光源S′的有效发射孔径EA(x，y；S′)(例如遮光板)的形状和目标T的收集孔CA(x，y；T)的形状可以用线性换算函数相互转换，即EA(x，y；S′)＝k*CA(x，y；T)而k＞0时，可以利用包括成像的或非成像的SBT即具有轴对称光束转换能力的光学系统的现有技术来实现域效率高的增加输送效率的光束重整任务，例如，可以应用成像透镜，或圆形的或具有恒定横截面形状和长宽比(与相应目标收集孔CA(x，y；T)的形状完全相同)的长方楔形积分杆来增加/减小轴对称光源S′的有效“发射斑点尺寸”，并且按照方程(2)的恒定域的解，也同时减小或增加相应的发散角。这样，例如采用尺寸适当的长方形的限制发射的“输出”孔径(见图5的遮光板124、126)便可以使相应第二光源S′的发散角最佳地与给定长方形目标T的接收角相匹配。然而，由于光源S′的横截面形状和目标T一般不匹配，所以这种现有技术的轴对称光束的重整方法对于域受限的能量收集经常导致不令人满意的输送效率损失。
按照本发明的另一优选实施例，对于给定的非对称第二光源S′(例如由优选的MLE形成)和给定的目标T，为了进一步增加很多种LE的输送效率，即增加到超过这种轴对称耦合系统的能力，最好用优选形式的ABT以增加域效率的方式在理论上重整光源S′的空间的角度的和/或光谱光束特性，以更好地配合目标T。最好将这种ABT设计成匹配的光学系统，使这种光学系统的输入口与给定的非对称光源S′相匹配，而使其输出口与给定的目标T相配合。
这种优选的ABT可以是(i)成像式的或(ii)非成像式的，并可以随意地与SBT混合，形成相应的变形光束变换器系统(ABTS)。与本发明有关的所有优选ABTS普通为：它们的相应收集孔CA(x，y)|ABTS与它们的输出口的输出孔EA(x，y)|ABTS为非线性相关，即CA(x，y)|ABTS≠k*EA(x，y)|ABTS，其中k＞0，而且Z轴是局部光束传播轴。所考虑的ABT和SBT的输入口和输出口由高效远距离电磁辐射传输装置连接起来，该传输装置可将从收集孔CA(x，y)|ABTS收集的能量映射到它的输出孔EA(x，y)|ABTS上。因此这些ABTS可将发射输出和/或轴向非对称输入光束的光束横截面有区别地转变到至少两个选择的正交平面上；因而它们相对于非对称光源S′和目标T具有优选的定位取向。
为了将光源S′发射的能量以域效率高的方式耦合到目标T上，输出孔EA(x，y)|ABTS的优选横截面形状最好是目标T的有效收集孔CA(x，y)的域效率高的变形线性形状转换，即EA(x，y)|ABTS＝1(x)*1(y)*CA(x，y；T)，其中1(i)＝|sin(θi T)/sin(θi e)|，i＝x或y，而θi T是目标T的相应接收角，θi e是输出口的相应输出张角。对于各个表面，相关的x和y根据局部传播轴Z和给定的最长尺寸轴或优先轴x进行确定。对于具有非对称接收角函数像应用在其非对称模式的DMD或TMALV的目标，输出张角分布最好也与目标的需求相匹配，使得输出口至目标T的上述空间匹配也匹配需要的角度相关发射函数和非对称接收函数。
输入和输出形状的选择取决于可用的非对称输入光束、目标的照明要求以及在相应输入和输出口之间选择的远距离能量传输装置(即它们不能使角度非对称能量密度函数对称化)。这种ABTS可选择地包含至少一个波长转换部件，该部件与ABTS结合能够增加可用光的输送效率。另外，尽管上面只讨论单个输入口和输出口，但如果需要可以制作具有多个输入口和/或输出口的复合ABTS，因而可以校正上述说明，以适应具体情况。
为了能够使应用本发明的ABTS达到的输送效率增益与现有技术的相比，用以下公式定义基准输送效率值DE0：
DE0＝max(PT/Pin)                           (6)
式中，Pin是相应输入光束的总的可利用的光谱、空间和角度积分能量。功率值PT被定义为采用或不采用适当SBT时在给定输入光束和给定目标T之间的按照方程(5)的最大可达到的局部输送效率。换言之，值DE0代表用轴向对称耦合装置可得到的最大输送效率。
例如，在使用非楔形LG即使用具有恒定横截面形状的LGLE的情况下，其输入口(＝输出口)是相应的照明目标。它或者可以直接放在光源S′的焦点上，或者可与轴对称的放大或缩小光学系统耦合，该系统可以以域效率高的方式换算光束横截面积。相应的值DE0代表给定输入光线和相应LG的输入口之间的最大耦合效率。适当选择的SBT一般有助于使这种LG的输出功率达到最大。对于θ≈θL in的特殊情况，即在相应输入光束的张角θ与LG的最大接收角θL in相匹配的情况下，输入口最好直接放在相应输入光束的焦点上而不用借助任何SBT。
因此，在用本发明优选的MLE减小域效率高的发射立体角第一步之后，用于很多域受限目标照明的LE的输送效率现在也主要取于识别实际装置(identifying practical means)，该装置用于将相应第二光源S′发射的非对称光束重整成，最好以域效率高的方式重整成可用更多的照明光束照明特定的目标。
很多普通使用的照明目标T(LG、LV′等)具有轴对称角度相关能量接收函数。因此按照本发明，可以利用ABTS将对称角度相关能量密度函数(示于图9)转换成更对称的光锥，这样，如果这种ABTS以域效率高和输送效率高的方式工作，则对于相同的输出收集面积，可以增加额外的输入收集面积。因此，优选ABTS与域效率高的非对称输入光束即在具有最大张角的平面内具有最窄光腰的光束联用可以进一步增加相应域限制LE的输送效率，因为有效地形成较大的收集孔，对于给定尺寸和形状的输出孔，该收集孔可在最长光腰的方向被拉伸。
本发明的不同实施例采用不同类型的ABT。为将图8所示的卵形横截面ALs转换成不同的卵形或圆形，本发明的优选装置是应用正交配置的双柱面光学系统，该系统这样选择，使得X轴和Y轴均在相应光学系统的Z轴上在约同样像距的位置形成发射光源S′的像，而在该处，在X轴和Y轴上的散度和相应的正交放大率是不同的，并被选择为可以达到要求的域效率和输送效率优化的面积/角度光束重整函数。另外，通过适当设计这种变形光学成像系统，便可以容易地将PCS加在可以产生高度极化输出光束的系统上，该系统具有约两倍的横截面积和相应的域。对于某些种类的LE应用，这可以改进系统的输送效率。在需要时，还可以将这种PCS加在上述某些其它实施例中。换言之，可以采用具有非轴对称反射器部分的凹式和凸面反射器(球面的双曲面的、卵形面的、椭球面的、非球面的等)以及它们与轴对称或非对称透镜的组合件，以便使光束控制与域效率高的面积/角度转换结合起来。
本发明的另一优选实施例采用一对匹配的透镜阵列或位相阵列，以便既能改造光束横截面，又能在空间上平均相应系统输出孔EA(x，y)|ABTS上的光束强度。相应一对的第一部件将光束分裂成多个亚光束，然后对各个亚光束进行相应域效率高的角度/面积转换，并使各个亚光束交叠，由此形成面积、角度和空间强度转换的输出光束。应注意到，由于优选型MLE具有通常更像矩形的输出光束(见图8)及其高域效率匹配的非对称角度相关能量密度函数(见图9)，所以相应光束转换成具有长宽比为4∶3或16∶9的长方形的这种转换，与等价的圆形转换到矩形区域的转换相比，典型地是一种域效率更高的转换。对轴向角度对称的输入和输出光束的这种圆到矩形的转换将导致域效率至少减小30％，它常常与作为三种LV PLE应用的现有技术MLE-A或MLE-B联用。
基于本发明的另一种优选ABT采用高效的LG制造工艺进行制造。它最好作成类似于纤维束，并且其输入和输出形状最好与相应照明光束的空间特征和目标T的要求相匹配，而且其相邻输入象素最好无序地映射到输出面积上。这种光束成形的LG最好用高效率尖头制备方法制作；例用用Natterman的美国专利No.4,983,014(1991)所述的方法制作，以获得＞90％的输送效率，或者采用可以产生类似功能结果的其它制造工艺制作。例如，为将作为面积为Ac的最有效收集表面ASL的图8所示的卵形收集孔转换成面积同样为Ac的矩形发射表面，可将总的可利用横切面积重新配置在相应输入口(或多个输入口)上，以便最佳地匹配MES144的相应轮廓线，并使输出口(或多个输出口)成形为具有需要长宽比的矩形。这种优选的形变的空间光束成形方法，与SBT系统，矩形遮光板，或抛光的矩形的空心反射或实心透射的总内反射积分器杆相比，通常可以以更有效的方式完成要求的空间光束重整任务，因为这种类型的ABT能够以更高的空间效率即以域效率高的方式收集和发射光。只要这种制造的“锥形”纤维束的传输损失小于收集效率中获得的增益，这种光束重整设计方案便值得考虑。
应当注意到，这种特殊类型的面积重整LG也改变(轴对称化)任何非轴对称角度相关能量密度函数，因此和非对称输入光束的域相比，增加了相应输出光束的域。对于图9所示的取决于这种LG工艺设计的情况，这相当于通过将砂漏形状转换成轴对称圆形可使域增加1.44倍之多。因此，尽管这种优选的ABT对于某些LE设计可以比SBT传输更多可用的输出能量，但是它也不能利用相应输入光束的非对称角度相关的能量密度函数，因而失去高达144％的另一种潜在的收集孔面积增益。
因此，本发明的用于根据LG的ABT的更改进的光束重整方法一般首先执行域效率高的角度对称化的光束重整步骤，然后，如果值得做，用上述优选非对称面积重整方法再重整最后输出面积。
本发明的不同优选ABT是单道的固体透射的轴对称锥形的非成像积分器部件，该部件具有折射系数适当低的包覆层，或具有很仔细光学抛光的干净表面。再一个优选制造方法是用空心的高反射的非轴对称的锥形管制造这种ABT。从输入横切面形状过渡到输出横截面形状最好随选择的形状相当慢的变化或逐步可微分地变化，以便在给定制造成本受约束的条件下使相应LE的输送效率达到最大。
图6以剖视图形式示出本发明的另一个优选实施例，此处采用两种不同类型的ABT操作，即首先并联，然后串联操作，以便作为一个ABTS，形成一高输送效率区域/角度重整组合的LG，这样形成相应的LGLE-G和ABTLE-G。应该注意，在这个例子中，突出的是这种情况，此处对相应输出口(未示出)的这种小的输出孔，进行收集优化，因此最佳收集技术方案需要两个不同的空间上分开的能量收集位置，该位置靠近发射体EVS′F的两个加热点(发射源70F和72F的相应图象)。因此，相应优化的能量收集示出两个不同的输入口IP1和IP2，然后通过一使LG再成形的分岔区域160将该输入口IP1和IP2结合，以便形成一个输出口OP(在此图中未示出)。其中第一种类型ABT主要以一种域有效的方式使给定的轴向非对称、角度相关的能量密度函数对称。第二个ABT使该面积再成形，而不用显著改变已经对称的与角度相关的能量密度函数。这种级联方法能使最佳角重整步骤与最佳面积重整步骤分开，因此，作为一个匹配的串联对，这们进一步增加相应的输送效率。尽管图6作为其中第一种类型的ABT示出非对称式锥形积分杆的使用，但也可以用别的类型成像或非成像的、域有效的合成光束变换器来完成相同的任务。
图7示出一种优选ABT的另一实施例，该ABT是一种单个的、矩形非对称式伸展的锥形积分器162，该积分器162还执行出口角θV e减小功能，该出口角θV e与灯的轴线垂直，亦即在y轴上具有比输入高度大的输出高度。这个锥形积分器162示有一个弯曲的输出表面，此输出表面形成相应LGLE-G的照明目标TG。例如，可以用这种适当选择的弯曲输出表面，来与一种未示出的、变换对称光束的耦合光学部件相结合，用一个耦合透镜形成一个准远心的输入光束。因此，这些优选的表面加工(倾斜的、弯曲式输出和输入表面等)可以通过使上述这些辅助光学元件成为整体进一步使LE系统最佳化，以便帮助光束转向、“Schein-plug”光学校正、远心性控制、视场整平、分色器、偏振光分裂/结合、激光器光“去斑点”等。
非对称式伸展的锥形积分器162是一种很简单并且造价低的ABT设计技术方案，对矩形目标T(LV)等与一种优选型MLE结合的特殊情况来说，它能使增加的输送效率超过现有技术的耦合工艺。目标T或者可以具有固定非对称的角度相关的接收功能(象DMDTM或TMATM光阀)，或者可以具有固定式对称的接收角(象LCD的投影滑动件等，及象其它类型的固定式非对称器件)，这些接收功能以一种对称照明的方式使用。因此，最好是选定锥形积分器162的两个垂直方向(x和y)上的非对称锥度以便接近各个目标的照明需要：与预定的水平和垂直发散度准对称或非对称。
例如，对一种具有垂直斜轴线的DMD或TMA，天然角度相关的非对称能量密度函数(见图9)是一个接近相同的照明光束，用于改善到LV的耦合效率，而不引起相反的损失和不用如图5所示的非对称遮光板124。尤其是围绕水平中心轴的灯阻挡部分有助于使散射减至最小，供高对比度的PLE应用。因此，一种优选型MLE的优选使用是利用它的天然非对称角度相关的性质，来增加有关DMD或TMA PLE的输送效率，上述DMD或TMA PLE以一种对称的或其固定非对称的方式工作。
一旦对利用一种锥形积分器作为面积/角重整器进行讨论，也可以考虑利用它来进一步减少在一或两个垂直方向上的输出扩散度θV e，以便简化对改进型耦合光学部件(见图7)的需求。对PLE应用来说，这种非对称式锥形ABT常常是一种优选的技术方案，因此它可以制成足够长度，以便在相同部件和矩形收集内还提供空间平均功能，并且这种非对称式锥形LG的输出形状可以选定，以便更有效地映到目标和第二光源S′上。为了增加通过量效率和空间输出强度均匀性，可以将多个匹配的锥形和非锥形积分部分结合在一起，以便使供PLE应用的输送效率减至最小。
例如，对长宽比为4∶3的矩形输出形状来说，在灯的轴线方向上的1.25X1空间伸展(在水平方向上将24.5°转变成30°)形成比长宽比为5∶3大25％的矩形输入收集孔。如图9所示，这种细长的输入孔径是一种比长宽比为4∶3的收集孔甚至更好的与理想示出的椭圆形接收表面ASL匹配。因此，尽管这种锥形的积分器162不能使全部域有效的光束重整高达整个理论极限(44％的面积增益)，但它在可达到的输送效率增益和用于增加单个部件输送效率的制造/研制成本之间提供一个很好的折衷方案。
根据照明任务和输入光束，可以采用更复杂的非对称式锥形形状，例如：六角形对六角形、六角形对矩形、八角形对矩形、矩形对矩形，它们具有形成八个视角上成多边形的越来越斜的拐角，具有线性及非线性式纵向形状改变，以便进一步增加输送效率，用于特殊LE设计情况。
基于本发明的另一种优选的制造相应空心的反射ABT的方法，是将2、3或多个(也许相同)的片段例如两个L形片段粘合在一起，以便形成一个矩形的横截面。这种优选的实心和空心的ABT元件也可以用挤塑法和光学第二衰减及研磨/抛光操作形成。如有必要，可以将多个这种ABT和SBT串联连接，以便作为一组完成所要求的增加输送效率的光束重整任务。
图10示出一种矩形锥式石英积分杆的典型与角度相关的能量密度函数的变化，该积分杆已经沿着它的S轴线在平行于灯轴线24的方向上线性伸展1.2倍。图9示出用来产生数据的相应输入分布，而相应非对称式伸展的锥体是一种6.4×5mm的矩形发射孔径。图10示出，这种简单结构的ABT能产生更均匀的角度相关的能量密度函数，因此提供比更非对称的输入光束更好的匹配式光束，用于给定的0.5NA接收锥体(如图9和10中的圆155所示)。图9还示出，在4个拐角中，在圆115的外部，有某些能量溢出，从而稍稍降低了收集效率。通过采用更复杂的积分器形状和/或其它类型的ABT，则这种通过量效率不稳定的溢出损失可以稍微减少，而相应输送效率进一步增加。
因此，尽管光束发散度θh在光源轴线方向上增加，以便匹配垂直光源轴线方向上的光束发散度θv，但相应锥形LG输入口的总收集面积也增加。
因此，通过取优选的MLE输出光束的轴向非对称式角度能量密度函数的优点，在第二光源S′水平面处，用于给定收集域Ec的有效面积Ac可以增加，其中包括，导致在限制域收集情况下输送效率进一步增加。
此外，因为气体放电灯的大部分分子辐射是在比相应原子辐射的更大发射区内发射，所以相应地更多的宽谱带光用优选的MLE收集(超过MLE-A和MLE-B类型的收集)，这是由于：1)优选MLE的准成像和接近100％的收集效率，和2)由于收集面积增加由采用域有效的角能量对称的ABT产生。这些作用之中，二者都有助于产生彩色图象的PLE的输送效率。
另外的输送效率由另一个域有效的彩色重整机会产生，该彩色重整机会在优选MLE设计中是固定的。通过将总发射能量的约30-50％反射回发射区中，该光可以与发射电磁能的材料相互作用一次以上，该发射电磁能的材料位于相应发射区的内部。因此，本发明的另一个优选实施例是采用优选型的MLE，用于有效的彩色重整目的。如上所述，因为相应的MLE-F、MLE-G等能够以显著地域保持方式收集和角度重整，所以光从相应的发射区发射到几乎4π球面度中，这样，一个CCS可以处理光束转向作用，该光束转向作用通常在非模拟式(非激光器型)光-材料相互作用中发生。尤其是，对本发明的其中某些实施例，约30-50％的发射能透过发射区一次以上。尤其是对气体放电弧光灯，这相当于不增加它的尺寸而有效地使发射区的光程长度增加近一倍。这种增加的光程长度可以用来增加从窄通带原子谱线(例如Hg)到宽通带分子谱线(更多的似Xe光谱)的转变效率。另外，从上面讲述很显然，由于光程长度有效地加倍，所以理想情况是，选择充填不同气体的混合物，以便通过这种优化的彩色重整作用达到优化的输送效率。
例如，在钨丝灯具有RRS140的情况下，亦就是将其设计成聚焦回到灯丝上(而不是与它相邻)，可以采用非透射式、(被灯丝结构吸收的)后向反射式和吸收式紫外(UV)、可见和/或红外(IR)能量，来进一步加热钨电极。因此通过一种间接作用，可以将其中一些不常用的光(UV和IR)及一些失去(吸收)的可见光转变成可见光。由于较热的钨表面温度，所得到的灯将具有一种改变了的输出光谱，该输出光谱有更高的色温和更多富蓝色的光谱强度，并且电力越多则工作越有效，亦即对同样的电能输入，它将发射更多的总光量。因为钨灯通常缺少蓝色，所以对PLE和某些其它类型颜色相关的应用来说，这是增加颜色效率的输送效率。
类似地，在气体放电弧光灯(交流型或直流型或无电极灯、微波供电灯、壁稳定式灯等)的内部，热的和受赋能的气体可以吸收一些转发的光(尤其是用于光学上厚的波长通带)，而然后，i)或是在相同波长处但是在不同方向上直接将其发射(弹性散射)，或是在不同(大多是更长)的波长处(荧光转换、多量子泵送等)将其发射，或者ii)通过产生更热的气体温度来间接地将其发射，该更热的气体温度增加各种成分的密度，然后增加它们的宽通带发射转换效率等。图11示出优选MLE-F及同样F/#的现有技术MLE-B这种可观察到的光谱重整行为的代表性情况。两用相应的冷却调节装置，调节具有同样的3mm弧隙的交流式、金属卤化物灯，以便对同样的电能耗产生相同的电极间压降。粗(细)线示出测得的用MLE-F(MLE-B)型系统观察到的发射光谱。MLE的输出光束用长度、输出面积和输出形状相同的6.4×5×25矩形石英积分杆收集。尽管MLE-B情况采用固定截面积(末伸展)的积分杆，但MLE-F情况采用在灯轴线24方向上它的输入侧处，具有1.2×1空间伸展的线性变形式锥形积分杆。应该注意，在图11中宽通带分子光发射的增加及尤其是别的缺少红色的金属卤化物灯光输出光束的＞100％红通带输出的增加，及相应Hg原子谱线峰值的衰减。使元件能进行这种有效光谱重整作用的是优选的MLE设计，该设计使光源射出的绝大部分几乎100％的收集光以一种很域有效、通过量有效、及颜色重整有效的方式集中。
图12中所示的曲线能比较最大理论收集效率CE，亦即
CE＝CE(Ec)＝Pc(Ec)/Ps                        (6)
对不同的MLE设计，Ps代表光源S的总输出功率，而Pc＝Pc(Ec)代表给定的收集域Ec的最大可收集功率。对所有的计算，假定相应主反射器和/或后向反射器的反射率为100％。罩42的Fresnel反射损失假定已涂一层减反射膜，以便在罩42的外表面处产生0％的反射率，而在内表面上保持不变。罩42的光转向能力包括在这个数值模型中。假定所有的电极48及灯柱44和46是吸收100％的光。为了确定不同MLE设计的最大可达到的收集效率，也就是说，为了确定本发明在MLE输出级水平面处的上部潜能，假定一种理想的(EE＝1)执行ABT或SBT存在，该执行ABT或SBT能在空间和角度上将相应输出光束重整成为目标T最大域有效的照明所必需的任何形式，该目标T具有收集域Ec。应该注意：在图12中所示的数据代表一种严格地单色计算，并假定没有颜色转换作用，并且除了在相应电极端头处的机械阻挡作用外，在光源S的发射区中没有由于在发射区内部的光-材料相互作用而产生的后向反射和透射光束的吸收。因此，这种计算能使给定灯的收集能力与给定的MLE性能及给定的LE性能分开。
图12中的曲线“S”示出选定的体积光源SB本身的特征单色发射/收集效率；亦就是说，它代表以一种完美域有效的方式工作的理想执行CCS的可达到最大的收集效率。
本发明的另一个实施例是一种优选的计算方法，用于一给定光源S收集域相关的最大收集效率评估，该方法比M，S，Brennesholtz所发表的近似法[proc.SPIE，vol，2430，pp.71-79(1996)]更准确。该优选计算方法的特殊型式在本发明中已用来确定特征光源曲线“S”。该计算方法采用优选的MLE-F型设计，该设计具有DD＝0和|S′-S|＝R1，亦即具有零过冲距离DD和具有第二光源S′选定在RRS140顶点处的图象位置，及具有一使系统总输出减至最小的最小尺寸输出口146。理想的是，RRS140是一个充分校正过的轴向对称的球形凹反射器，该反射器补偿给定光源S所有相应罩的光学畸变。为了使来自光源S的光学图象象差和上述阻挡效应减至最小，反射器系统140和142最好是比光源S的最长距离Ls(在图6中示出为各灯柱两端之间的距离)与PRS142的顶点和相应光源轴线24之间的距离LPRF1的比值大10倍或10倍以上，亦即LPRF1＞＞10*Ls。
相应第二光源S′的收集能最好是通过象素基线收集在一个象素上的相应平MES上。每个收集象素最好是选定足够小的，以便在MES处提供收集强度分布的良好空间分辨率，并可选择地具有相同的收集面积，以便必要时简化计算。由于选定的大反射器尺寸，所以光源图象曲率可忽略不计，并且相应的特征CCS就象它成了点光源一样起作用。方程(1)或(2)可用来计算(评估)每个象素的合适域值。在某种很小程度上，所选定的相应放大的MLE-F的输出发射角θv影响很有限域值的最大收集效率，因为如上所述，对垂直的和轴向上的偏轴位置，成像系统的放大倍数不同。然而，这种精细改进通常没有必要，并且此处选定一典型的发散角值θv＝30°与手边大多数应用有关。
一般说来，对一个感兴趣的面积内相应MES的一个固定区域、间隙较小的2维像素映像，所有感兴趣的收集象素来说，每个象素的相应最小域将是固定的。必须适当小心，以便确定与轴向非对称角度相关的光束的合适立体角值。在图9所示的情况下，这种算得的最小收集象素域值，比只由最大发散角用方程(2)算得的值小约40％。这为理论上最大的收集值或理论上最大的有效收集值提供了计算选择，该理论上最大的有效收集值基于给定的继光束重整光学系统之后的角重整能力的假设。这个有效的象素域值选择也能计算有效的最大收集效率曲线，该最大收集效率曲线与特定的LE设计(光束重整)约束条件有关。
通过首先将收集象素按照它们的收集功率值分级(最大值是第一象素)，然后递增式将它们相应的收集功率值和象素域值积分(加和)，直至达到给定的总收集域值Ec时为止，可以对给定的收集域值评估光源S的最大CE。
因此，这种优选的计算方法提供良好的上CE值的评估，并且不取决于任何与给定光源S的空间和角度相关的发射特征方面的假设。然而，它取决于灯的光学和机械性质及与空间(和可选择角)相关的发射性质良好说明。
为了对不同的收集色得到最大的收集效率，相应的与颜色相关的发射区域必需模型化。该技术的专业人员可以将上述模型延伸到包括上述具有合适光学(线性或非线性)传递功能的颜色重整增益，该光学传递功能可以取决于给定灯的工作特性、输入光谱、输入强度等，并且如同使调查研究中的灯模型化所需要的那样精益求精；上述一切都属于本发明的思想。
曲线“S”的形状表示光源S的单色最大收集特性，该收集特性与设计域有限的LE相关。光源S的发射能量在空间上越集中和它的垂直发射角越窄，则它的相关特性曲线S′的开始上升越陡，并且在其饱和区内它的斜率越平坦。这是点状发射光源S通常有利于将光耦合到小目标体上的主要原因，因为对域损失有更多的空间来耦合到给定的目标T上。由曲线“S”可明显看出的另一点是，通常只有总发射功率的其中一小部分可用于在给定的收集域Ec下的能量收集。图12还示出一种垂直(水平)的虚线，它表示选定的收集域值为Ec＝7mm2-空间弧度(CE＝42％)，而相应的水平(垂直)投影(用箭头表示)示出给定曲线的相应的收集域值CE。
例如，标有“图2”的曲线示出用现有技术(图2中所示的LGLE-B)所得到的结果。通过用曲线‘S’除以曲线‘图2’，对选定的系统参数可以计算MLE-B的通过量效率曲线，亦即TE＝TE(Ec)。以一种补充方式，可以由不同收集功率量Pc的垂直投影比，计算相应MLE的域效率曲线，亦即EE＝FF(Pc)。
标有‘图6-1X’的曲线示出本发明的一个优选实施例的改进后性能，亦即图6中所示的MLE-F，它用同样的系统参数，得到图8和图9中所示的数据。标有‘图6-0.7X’的曲线示出，由于上述光源阻挡作用，尺寸缩小(原尺寸的0.7倍)的MLE-F收集效率降低，该尺寸缩小的MLE-F用同样尺寸的光源SB照明。为了显示光源阻挡-反射器尺寸作用的大小，对曲线‘S’、‘图6-1X’和‘图6-0.7X’的相应象素域值全都采用同样的有效象素域值，因而在有点代表1.0X和0.7X最大理论上可达到的CE情况下，该有效象素域值从与具有相应最大发散角的轴向对称光束有关的象素域值减少0.7倍。
反射器系统140和142可以具有相同或不同的反射涂层。常常使用介电多层涂层，以便产生波长可选择的反射。典型的例子是一种冷反射器涂层，该涂层透过大部分红外和紫外光，并反射光谱的可见部分。反射器140和142的基底材料可以是同样的或不同的材料。每个反射器的基底都可以是玻璃、石英、陶瓷、金属等，并且用一种均匀或不均匀的材料(例如，用于大尺寸反射器结构的蜂窝状薄反射表面的支承结构)制造。一些透射能最好是透过反射器基底和/或吸收及热传导到它的外表面上。可以用一股(连续的)气流或液流来移走外部(及可选择的内部)反射器表面的热量，以防止反射器过热，尤其是防止反射器的反射涂层和/或反射器罩内部的光源S过热。
对某些类型的ABTLE，一部分输入的能量由相应的ABTS后向和/或穿过该ABTS。这可以通过Fresnel反射，或是通过一给定的ABTS全部内反射作用，或是通过外部后向装置例如波长可选择的反射器来进行。由ABTS反射得到的射线就象任何其它返回到光源S的后向射线一样，该ABTS具有相应的位于优选MLE第二光源S′位置附近的输入口。因此，这些射线可以如上所述，通过与光源发射区相互作用，产生某种增量光输出，该增量光输出由于它不同的空间、角度和/或光谱输入条件而不被ABTS反射。因此，本发明的另一个优选实施例是上述通过采用局部后向反射的ABTS或ABTLE来增加这种优选ABTLE有效通过量效率和颜色重整效率的方法。
通过选择相应的辅助后向反射器152(例如，一个反射遮光板，该反射遮光板或者是平的、或者可选择地具有如图7所示的合适表面曲率)与最小尺寸的输出口154和合适的LG装置相结合，用于能量收集和远程输送，可以将一部分别的损失的能量(在LG输入口有效收集孔的外部分开的)转向回到光源S的发射区中，在这里它可以直接或间接地转变成光，现在该光可部分地被相应LG输入口收集，因此有助于使相应LGLE的总输送效率最大。
本发明的另一个优选实施例是采用优选型MLE和LG的LGLE，它收集来自相应第二光源S′的光，并且在其输入和输出口之间或附近具有至少一种选定的波长转换材料，该波长转换材料吸收某种输入能并将该输入能转变成另一个波长通带。尽管这种波长转换作用通常由于这种经波长转换的光收集效率小而只有低的收集效率，但当以这种优选方式使用时，由于1)，选定LG很高的向前收集效率，和由于2)，MLE对某些向后发射的光后向和颜色重整能力，所以常常可以达到增加输送效率。最好是，这些材料是在材料本身内部掺有LG固态、液态或气态的材料，和/或位于LG的相应输入口附近，例如，这种波长转换材料可以作为位于LG相应输入口附近的旋转掺杂的盘件，以固体形式供给，或者埋入相应LG的芯料中。可供选择地，它也可以是一种充填相应LG内部空间的连续流动掺入的流体或气态介质，或是永久地附接到它的输入口上，或者作为LG输入口前面的一薄层流动等等。如上所述，常常可以用锐锥形LG，该锐锥形LG具有很高的收集NA，因此具有很高的向前和向后的收集效率，并且该锐锥形LG再安装在一个匹配的MLE设计上，以便后向反射一部分向后发射的光。
可选择地，如上所述，这种特殊的LG可以与辅助的后向反射器150和/或152结合，以帮助将可用的光耦合到LG的输入口中。另外，由于窄通带光谱的输出要求，相应LG的输出口可以装备一种装置(或者可选择的象实际上分开的涂有带通反射器的外部装置)，用于将一部分另外未用的光谱能向后后向反射到LG中，因此有效地使这部分另外未用的光谱能穿过所述前颜色变换材料一次以上，并且如上所述，由MLE直接或间接地后向-反射。这样，可以形成一个波长转变、不稳定的后向腔，该腔可以进一步增加未用光的输送效率，供特殊应用。
因此，在适当选择气体放电灯并与刚讨论过的波长转换LGLE结合的情况下，可以制造一种双向颜色重整系统(灯和辅助颜色转换材料)，该系统可以进一步增加用于限制LE应用(材料加工、窄通带照明等)的特定带通的输送效率，因此能在用激光器的某种远程能量输送应用中完成。另外，也可以将特殊的颜色转换材料加到气体混合物中。例如，通过将Ar、Na、K、或Kr等加到Xe灯或Hg灯中，可以将灯的输出光谱改变成更适合特别的应用。同样，可以加入金属卤化物盐类，以便有助于这种双向颜色转换LGLE系统的颜色重整任务。
也可以利用第二发射区与气体放电弧光灯弧隙长度的线性关系(优选MLE准成像能力的结果)，代替使相应LG或ABTS输入口优化来达到最大输送效率，以便设计一种稍微细长的、亚最佳的收集孔，该收集孔与老化过的灯发射区的空间特性相匹配更好。因此，通过稍微降低相应LGLE或ABTLE可能达到的最初输送效率的额定值，可以达到优越的长期输出稳定性。因为老化气体放电灯的弧隙线性增加，与优选型MLE结合，造成相应第二光源S′的线性增加，这种输出稳定设计折衷方案比用于现有技术的非成像型MLE和相应LGLE、PLE等的同样设计效率/输出稳定性折衷方案的输出效率损失要低得多，并且输出颜色稳定性要高得多。因此，本发明的另一个优选实施例是，通过在相应输入口灯轴线24方向上稍微过度伸长输入收集孔，来达到一种优可用光输出稳定性，以便达到一种更恒定的可用光输出量，用于在相应灯寿命开始时降低最初输出量的折衷方案。本发明这个优选实施例的优化使用，对某些类型的电弧光源，可以导致总输出功率稳定性超过光源Sp的总寿命+/-15％，同时弧隙能改变25％。理想的是，这种灯含有气态装置，用于至少在一个区域附近从相应内罩42的内壁中除去沉积的(电极)材料，在该区域可收集的光射出罩，亦即射出罩的中央和最宽的部分。
因此，利用本实施例也能用新型的弧光灯设计，此处减少了对弧隙侵蚀的限制，有利于产生更多可用的颜色和/或其它所希望的利益。
图13示出应用于LGLE-H(和ABTLE-H)设计的本发明不同优选实施例的顶视图，该设计是基本LGLE-F和LGLE-G设计的修改。此设计变化采用一种‘折叠式’RRS140，以便减少用于MLE设计情况的反射器140的宽度和/或高度，此处集中角θv必须要比用于同样高度照明的相应最小阻挡损失技术方案小很多(例如20°角)，并且相应CCS-H的通过量效率TE仍必须尽可能高。正象图7一样，此处采用一个主后向器148和至少一个辅助反射器(一个如反射器152所示)，但主后向反射器148的输出口146更大，而辅助反射器152按比例收集发射能的更大部分。该系统示出第二输出口154，该输出口154位于相应MES144的前面，并且与该MES144很接近。同样，PRS140可以按需要折叠和/或截短，以便得到更紧凑的CCS-H。
如果希望的话、LGLE-H设计能很容易将一个光学上平坦的、或弯曲的，或分段的等带通滤光器180插在反射器148和152之间，以便在滤光器表面强度低的位置处将集中的光束进行光谱滤光，因而减少了滤光器因长期曝光和过热而造成的性能变差。这种设计特点对高功率MLE系统是有用的，在该MLE系统中，光谱滤光器180不能位于相应MES144附近，同时不会随时间推移以不可接受的方式使滤光器质量降低，可选择地，这种滤光器元件可以连续地或半连续地旋转，以使局部滤光器过热减至最少。如有必要，也可以将一个可变光束衰减器很方便地设置在图13所示滤光器180的位置附近。另外，这种衰减器可以安放在相应LG186输入口的前面。
在MES144处，集中能量的非对称光束重整可以如上所述用一个或多个相应ABT完成。例如，图13示出ABT184连接到固定截面形状的LG186上的情况，该LG186具有一个偏置的输出表面作为特殊输出口结构，该结构对着光束的Z轴(＝辅助棱镜)倾斜，因此提供一种附加的光束转向功能。此处所示的ABT类型是一种空心或实心的LG184，该LG184或者是附接到LG186输入口的分开部件，或者是相应输入口的特殊输入表面加工制品。例如，图13示出作为垂直平面中优选截面形状的CPC例子，用它来将垂直发散角从θv降低到θv e，并且它是一种本质上只用一个反射相互作用改变每个射线方向的ABT。为了改变两个方向上相应的发散，可以采用双轴CPC形状。因为通过设计只用一个反射相互作用来改变光束相对于其光轴的方向角，所以对给定的角转换任务，通常这种非对称CPC式形状的变形光束重整元件、光导向元件、反射式空心元件、或全内部反射的实心元件都具有最高的域效率。这使它们变得间距很大，并且有很高的通过量效率。根据在给定的优选平面中所希望的光束重整任务，来减少或增加相应的发散角。可以选择其它类型的非成像、域有效或准域有效的形状。例如：喇叭形、锥形、一部分卵形或椭圆形、双曲线形，亦即例如如在Welford和Winston所著一书‘High CollectionNon Imaging Optics’中所述的许多其它类型的形状。由于这种类型ABT和输入光束之间这种很小的相互作用，所以它们通常也不能在空间使光束均匀化，因此，必须用SBT作为光束均化器。例如，图13示出用一种固定截面的矩形积分杆，亦即LG186。
另外，LG186可以正好是一种普通的、固定截面的形状。采用LG来进行如上所述的能量收集和远程输送，以便形成相应的LGLE-H。
图14图示出本发明另一个实施例的侧视图，该实施例具有一个很紧凑的、域有效的、单输出口、密封式反射灯SI，该灯涉及MLE-G设计。作为一个光源例子，图14所示的实施例采用由阴极20和阳极22赋能的垂直取向直流型等离子体电弧。尽管没有出示，但可以将上下讲述应用别的取向和光源，例如，象交流型等离子体电弧、钨丝灯或卤钨丝灯，这些灯以连续式、脉冲式或交流式等方式工作。
在图14中，反射器系统142和140形成密封式反射腔200，该反射腔200包围发射能量的材料(例如，Xe、Xe-Hg、Xe-Kr、金属卤化物盐类等)，只要选定的用来制造这种MLE-I的材料在所有时间内都相容。后向反射器148具有一个输出口146，该输出口146用密封件202气密式密封到透明的输出窗204上，光线透过该输出窗204射出。输出窗204可以选择地涂有一介电多层膜，用于选择性地透射和反射选定的波长通带。腔体可以借助合适的制造工艺用玻璃、石英、涂釉层的陶瓷等制造，以便形成所希望的最终凹形表面形状，该凹形表面形状有可接受的表面光洁度。介电涂层或金属涂层可用来控制反射器的反射度，并且可选择地将别的透明密封层放在这些涂层表面上，以保护它们免于曝露在气体中。在按需要进行适当的反射器表面曲率校正情况下，也可以选择地将反射涂层放在透明表面(例如玻璃或石英)的外部。
反射腔可以用一个或多个部件制造。例如，在本发明的一个优选实施例中，可以用适当准确吹制的石英或玻璃罩形状，来制造单个部件腔，该腔体可选择地不使用密封件202和附加的窗204。可以用不同涂层代替一部分主后向反射器148，以便形成附加的窗199，因此能使光射出如图7所示的输出口146。
应该注意，这种情况类似于philips公司制造的现有技术投影灯，该投影灯采用一种具有本质上是矩形截面的很紧密缠绕的扁平钨螺旋体，该钨螺旋体以同轴位置安放在由吹制玻璃制造的单部件反射腔中，该反射腔具有一垂直的光源轴线定向，以便它的后向反射器部分将收集的能量向后成像在矩形钨螺旋上。因此，反射能主要用来加热钨元件。其中很少量的角成像的能量通过在单个部件反射腔主反射部分上反射之后直接到达输出口146。此灯的主要应用是均匀地照明矩形孔径，就象电影投射器的灯一样。
本发明对现有技术单腔MLE优选改进的实施例将钨螺旋体安放在与单个部件反射腔200的反射器轴线28成离轴位置中，并且另外采用如上所述的ABT来制造新型LGLE，用于有效的能量收集和输送。这种MLE设计修改用于非透明的钨螺旋体光源所得到的优点，将在下面关于图16更详细讨论。
本发明的一个优选实施例采用两个或多个模制的玻璃或石英反射器部件，然后将这些部件熔合、焊接、熬合或另外用一种形成腔200的合适方式密封。本发明一个不同的优选实施例采用铸造陶瓷反射器部件，这些部件几乎全部由氧化铝组成。在金属或介电涂层上加一薄层釉涂层，将涂层加到各部件反射部分的内表面上，以便达到所希望的表面质量和反射特性。在介电涂层情况下，最好是用它，以便透过的辐射不反射回光束中，而是吸收到釉和陶瓷体中，并将热量导离反射表面。优选的窗材料199是兰宝石或石英或回火玻璃，它被加工成形为扁平窗或如图7所示的凹凸透镜。窗材料的优选取决于密封式反射灯SI的操作条件(压力、气体化学性质相容性、工作温度、熬合材料等)。
仍参看图14，正如图7和13所示的MLE-G和MLE-H所述，反射器系统140和142可以按需要折叠，以便节省空间。应该注意，通常反射器变热并稍有膨胀。这使电极和输出口146的密封变得特别复杂。如果希望的话，可选择地考虑设计预变形式反射器表面，以便当接近设计的温度范围工作时，变形到正确的形状和位置。
PRS142在图14中示出，它具有可选择的切开的外表面，而反射器系统140已经示出，它具有一可选择的平滑表面，该平滑表面具有一准固定的壁厚。当然，可以将两种思想混合，并在适当情况下用于每个部件。常常希望有准固定的壁厚，用于模制、冲压和别的制造方法，该制造方法基于软化材料(例如象玻璃)的塑性变形。切开的外表面可以用铸造法或模压法生产，此外用各种材料来充满一合适设计的模具中，模具用这种方式设计，以便改变部件厚度不产生切开的内表面。切开外表面的目的是增加它的表面积，因此是增加冷却效率和反射器的热传导，以便增加除去上述非反射能中的热量。可选择地将有或没有表面缺口的金属、陶瓷或玻璃表面放成与(平滑的)反射腔进行热接触，以便增加除去的热量。必须注意，金属散热器不使电弧电流短路。当然，同样可以将这种散热装置应用于其它类型的MEL，亦即不密封的MLE，尤其是可以附接到灯杆44和46的端部上、以便降低钼箔密封件的温度，并将电能输送到电极尖头上。
电导线205在图14中示出，它与可选择的散热器206和208接触，该散热器206和208与电极20和22进行热接触。后者促进反射器光源，亦即MLE-I的冷却、电气连接和安装。另外，已经示出散热器206和208具有可选择地切开的外表面，用于增加表面冷却。此外，已经示出散热器206和208具有可选择的安装孔210。
应该注意，图14示出一种设计情况，此外设有改变和/或挡住如上所述能量传播的罩42。因此，本发明主发射器142的优选形状主要是椭圆形，它具有第一焦点和第二焦点，该第一焦点位于发射体EVSI最大处，而第二焦点在轴向位置LE附近，该轴向位置LE也是MES 144的顶点。优选的RRS140加工成基本是球形用于直流(DC)型等离子体光源，而加工成基本是椭圆形(见有关LGLE-F的说明)用于交流(AC)型等离子体光源。然而，如果光源体ESSI非常细长，例如钨螺旋体，则优化的形状不再是轴向对称的。这将在下面涉及图16时更详细地讨论。根据输出窗199的光学性质，椭圆形的RRS142可选择地稍微加工成球形，以便预先补偿如上所述的输出窗199的光学散焦效应。应该注意，输出窗199也可以具有产生象透镜一样作用的弯曲表面，以便共同地改善(以与PRS142装配在一起的方式)CCS-I的光束集中能力和/或遵守某些制造约束条件。
LG212的输入口IP最好是加工成如上所述形状。应该注意，对DC型等离子体光源，弧隙侵蚀是非对称的。因此，为了使LG212在灯使用期间的输出衰减减至最小，如上所术，LG212的光轴213必须稍微垂直地(平行于系统轴线28)偏离它的理想耦合位置(如图14中以夸大方式所示)。
LG212本身的输入口IP可以选择地形成相应的密封式输出窗199，这样在反射器系统140的顶点附近将光收集，并将光导向穿过腔200外面的气密式密封件202，在此处它的输出口OP或是直接使用，或是耦合到另一个LG或ABT上。此外，当需要时，LG212可以适当地匹配ABT。
优选MLE-I类型的主要优点是：对选定的通过量效率TE减少了反射腔体200的尺寸，及由于所谈到的显著减少阻挡损失的优点而减少了给定的发射体。对本发明，可选择地最好它是，电极20和22在它们的尖端附近加工成如上所述轴向非对称的形状。这能进一步减少电极的光束阻挡作用，尤其是对这类DC型密封式反射器弧光灯更是如此。
图15简略示出本发明另一个优选实施例中LGLE-J的顶视横截面图。该图着重于两个不同的优选实施例，它们可以同时使用、单独使用和/或与本发明的其它实施例结合起来使用。第一类实施例涉及具有图15中LGLE-I所示的两种轴线型式的两个或更多的轴线型式，并表示一种紧凑的反射灯SJ，该反射灯SJ包括一个发射体EVSJ和一个密封式反射腔220，该反射腔220具有两个输出口1461和1462，它们具有相应的系统轴线281和282。腔220由两个本质上是椭圆形的主反射器1421和1422，两个主反射器1421和1422绕光源轴线(垂直于附图平面)和本质上是球形、椭圆形或轴向对称的非球形RRS140(见上面的说明)旋转分开90°。每个主反射器1421都收集一个垂直角v(对两口系统约等于90°)。后向反射器140将发射到一个半球形(＞180°)的主要部分中的全部辐射收集并后向反射(Mo＝-1)到发射体，因此产生只发射到一个半球形中的有效发射体EVSJ。根据可用的制造工艺，可以将两个主反射器1421和1422制成一个部件，将该部件密封成具有一个或多个部件的后向反射器140，以便与输出窗222和224形成一个气密式腔220。
两个输出口1461和1462示出用两个不同的优选型输出窗222和224密封。此处将输出窗222以一种平的光学元件示出，该光管元件在内侧具有一介电涂层，用于输出光束的光谱滤光，该光学元件已经用气密式密封件固定到RRS140上。将输出窗224可选择地以平的、弯曲后向反射器140的平面平行段形式示出，该后向反射器140涂有与其余反射器不同的涂层，并具有在感兴趣的波长通带中光学透明的基底。
光学上介电的多层涂层(如在内部加到窗222和224上的虚线所示)另外将射出的能量进行光谱上滤光。发射能量的滤色可以在反射器1411、1422和140的反射涂层及输出窗222和224的表面之间共用。例如，所有弯曲的反射器部件1421、1422和140都可以用标准的、低成本的、大量生产的涂覆工艺涂一层高反射性、保护式、宽通带的金属涂层。因为在这种情况下，不需要特殊的涂层制造工艺，来使由反射器表面输入角局部改变所引起的涂层非均匀性减至最小，所以这就能用最少的元件组装这类复合的反射灯。
在所有时间内都同涂层材料起化学反应，或者如果它简化了涂层的应用，那么也可以将过滤波长的介电涂层放在外表面上(与图15所示的表面相对)。如果受激气体通过将减反射涂层施加到输出窗222和/或224的表面上，根据窗材料(玻璃、石英、兰宝石等)的折射率可以将这些反射灯SI的总能量输送效率DE改善4～15％。
图14示出这类优选的紧凑反射灯的侧视截面图，这些灯至少具有一个轴线28。在一个和两个系统轴线情况，亦即一个或两个输出口情况，亦即MLE-I和MLE-J之间的比较表明，当对两种设计布置成具有相同的最大垂直集中角θV(≤45°)及相同的第一和第二焦点用于PRS140时，腔220所占的体积约为腔200所占体积的1/8。还应注意，在两个轴线情况下，相应的主反射器从它的顶点延伸到大大低于额定值的平面，亦即DD≈|Fli|/3，此处|Fli|是相应主反射器段与给定的光轴28i的交点到椭圆的焦点，亦即发射区中心位置之间的距离。
尽管多口MLE的通过量效率比单口MLE的通过量效率稍小(由于增加了电极的阴影)，所以对特殊应用来说，可达到的显著体积减少使多口MLE-J更有吸引力，体积和/或材料成本与多口能量收集相比，是个较小的问题。
原则上，也可以将基于本发明的两口或多  MLE制成具有罩42的光源(例如，光源SB)。然而，对同样通过量效率来说，罩和灯杆的尺寸要求多口反射腔220比MLE-F要求的要大，以便减少多口MLE增加了的罩和灯杆阴影作用。因此，多口MLE常常只适用于罩和灯杆直径很小(相对于LPRF1)的光源。
图15示出的第二实施例涉及不同色光束的有效同时输送。正如该图所示，MLE-J的输出光束首先用分色器230分成光谱上不同颜色的输出光束(示出三个光束)。接着，这些颜色分开的输出光束用各种LG231i的合适形状输入口IPi收集。然后可以将透射同样颜色光的LG结合到如图15所示的用于红(R)、绿(G)和蓝(B)色通道单个相应输出口OPi中。可以将分色器230选择地结合(或是永久地与光学粘合剂结合，或是与一薄折射率匹配液232结合)到输出窗222和/或224上。分色器230，相应的反射腔、相应的电极(气密式密封到反射腔上)和发射体EVs一起，形成相应的MLE-J。最好LG是一种如上所述高效型的(＞90％)，并且它的输入口(图15中未示出)包含一个辅助ABT，用于域有效、角度相关的能量密度函数对称化，因此整个系统形成相应的ABTLE。
图15示出一个‘彩色立方体’，由于它具有优越的空间效率，所以作为优选的分色装置230。已知许多类型的分色器，并且它们可以同本说明书的讲述结合一起使用。图15示出三个相应的彩色光束(R，G，B)的输出用6个或12个输入口IPi收集，并用相应的输出口OPi结合成三个LG输出176i的情况。输入口IPi的表面以与分色器230成光学接触(例如，利用一薄层折射率区配液或凝胶)的形式示出，以便使玻璃空气界面处的Fresnel损失减至最小。如果希望的话，也可以通过气隙将分色器230和/或各输入口IPi分开，并且可以将相应的表面选择地涂覆减反射涂层，以便减少这些界面处的Fresnel损失。
在图15中，三个LG176i的输出光束截面具有一个选定的窄矩形输出孔，该输出孔与美国专利No.5,484,318中对螺旋形色带、单个LV、投射显示系统所讨论的现有技术PLE情况的出口光束要求相同。本发明提供附加的设计自由度，以便以各种方式使相应LG输出口OPi的形状最佳。例如，美国专利NO.5,484,318提出，将扫描棱镜的输入表面弄弯曲，以便增加色带扫过相应LV表面区的线性。本发明的一个优选实施例(见图7)采用一种输出形状具有弯曲输出表面和/或非平行光束方向(辅助光学部件)的LG，以便简化设计和/或改善扫描棱镜/光发动机系统的性能/成本。也可以选择地用一种优选的MLE-F或其中一个变体，来改善这样得到的PLE的输送效率。例如，可以利用弯曲的输出表面ESi或LG与具有平的抛光表面的扫描棱镜相结合，来达到与美国专利No.5,484,318相同的功能度，美国专利No.5,484,318的功能度通过用三个平行的窄光束条照射具有凹抛光面的旋转棱镜达到。这种设计改变会简化棱镜的制造。
另外，可以用平行于灯轴线的天然非对称的光束发散，来使制造供螺旋式颜色用的PLE简化。
图16以简略方式(部分是垂直截面图，部分是透视图)示出ABTLE-K和LGLE-K。另外，在一张图中示出本发明的两个不同的优选实施例。第一个实施例把焦点集中在用于圆筒形钨灯或卤钨灯光源S域有效的MLE-K设计上。第二实施例示出一个ABT250作为LGLE-K和ABTLE-K，该ABT250具有匹配的耦合光学部件252和收集LG254。尽管下面讨论了大部分圆筒形半透明的不透明和螺旋表面发射体，但本发明的讲述同样可供其它形状使用。尤其是具有两个空间上很明显分开的发射最大值的长弧、AC型等离子体发射源的形状，被一个下面发光的直的或碗式圆筒形区域或一个象小线性弧光灯或荧光灯一样的细长圆筒形发射柱连接。
图16所示的光源S具有一个光源轴线24和一个透明的内部罩42，该内部罩42气密式封闭主发射表面ESs，该主发射面ESs被真空或一种合适的可赋能气体包围。例如，可以考虑其能力选定一种气体，以便降低电极蚀耗(卤素-钨循环)的速度和/或赋能时减少光谱位移和/或光发射介质(象金属卤化物弧光灯光源或高压汞灯光源的体积光源)。
图16所示的MLE-K设计类似于图6和7中所示的MLE-F。它由光源S、主反射器260和后向反射器262构成，后向反射器262有一单输出口264，能量穿过该单输出口262射出，到达MES144(如半透视图中一个弯曲带所示)，该MES144在轴线位置LE处与系统轴线28相交。可选择地，输出口264(在透视图中示出)具有一细长的截面，以便使后向反射器262的反射表面积减至最小。此输出口可以用一如上所述的光学窗(有或没有介电涂层)盖住，用于本发明的其它实施例。
图16示出一个细长的钨丝制的直螺旋体256作为发射表面ESs的例子。罩42可选择地涂覆一层荧光材料，正如在标准低压荧光灯中所发现的那样，因此形成有效的主发射表面。罩42的外部或内部可选择地涂覆一多层介电涂层，该介电涂层有选择性地透射和反射选定的波长通带(IR反射，而在可见光中减反射)。
安装电极270和272作为导电夹示出，用它们来赋能光源，并相对于反射腔266固定它的空间位置。光学灯夹持系统简略地以块件274和276示出，该块件274和276将反射器260和262夹持在一起。这些块件274和276将电能从导线205导向电极270和272。另外它们可以固定光源S的空间位置，及便于它的野外更换。例如，电极272示出有一锥形塞278，该锥形塞278锁紧它相对于夹持块件276的位置。同样，示出电极270的锥形端，以便装入夹持块件274中的一个锥形凹坑。图16所示的MLE-K便于更换光源S，而不破坏或分开反射腔266。不限于上述说明，也可以用在任何其它优选MLE的精神设计反射腔266，该优选的MLE包括一个气密式密封系统、该密封系统有一轴线或光轴，并且可选择地设有罩42和供辐射射出到相应MLE上的合适的密封窗。
未经放大、垂直倒象的后向反射器262产生[如果通过用一轴向对称的(相对于光源轴线24)球形反射器(准椭圆形或准环形)，对罩42的光畸变进行校正并使离轴象差减至最小，使这个功能最佳]发射光源ESs的实际镜象，该镜象在图16中示出为起初螺旋体的左-右和上下倒象。此光源映象现在形成一体积光源，该体积光源和表面发射螺旋体256一起，形成有效发射表面/体ESVSK，该ESVSK照亮主反射器260。处置发射沿着螺旋体轴线(垂直于系统轴线28取向的灯丝最长尺寸)的自动封闭，这种延长丝灯的角度相关的发射功能取环形形状。
应该注意，由于螺旋体256的不透光性能，所以其中一部分由后向反射器262再成像的能量现在被螺旋体256挡住。这些造成MLE-K总能量输送的某些损失，但也增加了如上所述输出光的可用性。
因此，后向反射器266和光源S在轴定位的优化现在取决于用作表面光源的螺旋体256的空间充填率及照明目标的收集域。如果光阻挡太高，则本发明的一个优选实施例(悬而未决的收集域允许)将钨螺旋体从含有系统轴线28横向偏置一个偏置距离D≈w/2(忽略罩4 2作用)，式中，w是圆筒直径，或者如果罩42足够宽的话，w是宽度，以使一个偏置和镜象式光源能在系统轴线28的对面成像。最终结果是有效的发射表面/体ESVSJ，该ESVSJ约是螺旋体256最初截面积尺寸的一倍。这有效地使光源域Es和MLE的输出增加大致两倍。对不限制域的LE应用，此处中间目标域ET′ max比光源域大得多，亦即ET′ max＞＞Es(用于幻灯投射器、过热保护LE、大LCD的PLE、光纤自动化照明、全内反射大导光管照明系统、大面积光纤照明系统等)，并且此处总输送效率比域效率更重要，这仍然是可接受的。如果采用密封式反射腔，正如MLE-J情况中那样，则理想的是用本发明的原理设计发射螺旋体的截面形状和可达范围及对系统轴线的偏置。同样，对于后向反射式图象必须理想地偏置一个距离D≈w/2的情况。例如对钨丝灯或双罩、大瓦数金属卤化物灯来说，理想的是相应光源轴线也相对于一内部罩和还有任意的外部罩的轴向对称的轴线偏置。
图16示出本发明的一个优选实施例，它对一种很长的细长伸展的光源SK是有用的。为了举例说明，下面讨论特殊的情况，即螺旋形发射体具有足够大的螺旋形绕组，它们可以同轴定位，亦即D≈0。因为本LE发明不转到平的图象表面上用于有效的能量收集，所以相应的CCS-K可以优化，用于最大通过量效率和域效率，如上所述并在下面更详细说明。通过使能量收集表面在Z轴上弯曲，亦即本质上跟随相应的弯曲MES144，可以得到好得多的通过量效率。这在图16中用第二发射体EVS′K示出，该第二发射体EVS′K代表发射表面/体ESSK的一个弯曲的准图象。注意来自最初螺旋体256及其反射图象的两个明显的螺旋形图象。
当第二发射体EVS′K与一垂直取向的平面相交时，在其最佳的Z位置处得到一弓形强度分布。然而，当收集平面弯曲时，如图16所示，得到光源ESVSK的准图象，亦即可以观察到具有螺旋形截面的绕组的弯曲矩形占据较小的收集面积。如上面有关本发明另一优选实施例所述，通过将光源轴平面中的圆筒形校正项目加到具有这些校正项目圆筒形对称轴(是y轴)的主反射器表面上，用于校正目的(取决于反射器尺寸和螺旋体长度)，可能影响这个同轴和离轴成像的MLE-K的视场曲率。
一个优选的后向反射器262具有大致轴向对称的曲率，由于对发射区轴向上集中在相应轴向对称的罩42内部的情况，光源轴是它的对称轴。如果发射区位于偏离其罩42的中心处，理想的是采用非轴向对称的后向反射器系统。在含有光源轴的平面中，球形曲率最好是以主种方式选择，以便后向反射的光源图象具有最小的象畸变，亦即使罩42的光学畸变作用与延伸光源的离轴象差平衡。最好是最终的反向聚焦图象尽可能平坦。然而，弯曲图象的技术方案与ABT250结合，对优化总输送效率也是有用的。
仍然参看图16，为了以域效率方式将这样产生的发射体EVS′J收集，将ABT250与专门匹配的输入口IP1和输出口OP1一起使用。如上所述，为了进一步改善与MES144匹配的输入口 IP1的域收集效率，最好是采用特殊的输入口制品，用于它的接收表面AS1。在图16中，示出输入口IP1从MES144后退，用于更好的肉眼观察正在讨论的各点。接收表面AS1的整个曲率最好是匹配MES144的曲率。另外示出的是台阶式局部表面制品，由于接收表面AS1曲率，该台阶式局部表面制品使域损失减至最小。这是如上所述一个优选的、可以做到的辅助光学部件表面制品的例子。ABT250的主体可以是合适地空心反射或实心透明的锥形LG。任一个辅助光学部件，如上所述可以安放在相应输入口IP1附近，而任选的波长转换材料，如上所述可以安放在ABT250的附近和/或内部。
细长的钨光源由于在其轴向方向上灯丝的自身阴影，也有一个轴向对称的角发射能密度函数。因此这个相应优选的MLE输出光束也有一轴向非对称的角能量密度函数。在光源和收集目标之间的空间形状失配很大的情况下，例如象长圆柱形、圆形或近方的矩形，面积增加是最重要的因素，因此，如上所述，可以考虑把重点集中在面积重整任务上和采用面积重整的ABT，该面积重整的ABT也使角度相关的能量分布对称。可选择地用变形耦合光学部件和/或变形锥形LG作为辅助的输入光学部件。
如上所述，有不同的方法来完成补偿斜LG接收面积的局部棱镜作用的光束转向任务。图16示出似乎接近理想弯曲的MES144的台阶用来使角转向作用(导致一些域损失)减至最小的情况，该角转向作用由在斜输入表面亦即弯曲LG接收表面ASI处局部改变棱镜光束转向作用所引起。
本发明的另一个优选实施例特别利用由相应接收表面AS1特定曲率所得到的棱镜作用。这种优选的表面曲率以这种方式与给定的平均光束传播方向(如图16所示两个不同螺旋形部件的图象位置)的变化匹配，以便棱镜作用独自完成所希望的光束传播轴转向(例如，使主光束传播轴变直)。可以将两个实施例结合，以使局部的台阶阶梯也起用于光束转向的辅助光学部件作用，来校正输入光束主传播轴的局部变化。
可以将一附加的光学表面层加到完成光束传播轴局部校正的接收表面AS1上，以便改善LG250对给定光束的通过量效率。另外，如果充分控制螺旋形状和相应LGLE-K的制造，以便可以在MES144处观察螺旋形能量密度函数的话，则可以通过以这种方式制造接收表面AS1，以致只从两个螺旋体图象(3D传感器)的成像面积来控制光，改善LG250的通过量效率。另外，如果LG用许多单根光纤制造，则只有那些光纤结合到输出口OP2上，该输出口OP2收集来自相应MES178中适当图象位置的光。
再次参看图16，选定这个LG适配器250的输出表面形状为一圆形，以便举例说明与可任意拆卸的LG254的耦合，该LG254具有一固定截面的圆形和垂直末端的接收表面AS2。必要时，可以选定其它的输出形状。作为另一个优选实施例的例子，图16还示出一个反射的、高NA、准成像的耦合光学部件252，该光学部件252通过放大发散角来改变光束的角发散度，同时以本质上保护域的方式减小光束的截面积。这种系统可用于与波长无关的对称光束变换和同时发生的光束转向功能。LG254的接收表面AS2形成用于此LGLE-K的目标TK。
如果不要求附加的面积/NA匹配功能，则也可以将接收表面AS2安放成与LG250的发射表面ES1直接接触。如有必要，可通过在‘玻璃’-空气界面处使用减反射涂层，或是在输出表面ES1和输入表面ES2之间使用一薄层合适的折射率匹配透明材料，象折射率匹配的胶或油，来降低Fresnel耦合损失。如果不需要将LG254与系统分开，则两个LG250和254可以用光学透明的胶合剂粘合在一起。不限于本发明的范围，LG250也可以是唯一在LGLE中的LG，它将合适的光源能量直接收集并输送到最终使用位置。进而，面积/NA匹配可直接通过LG250和/或254完成。例如，可以用锥形光纤来制造合适的LG250。
图16还示出如何利用MLE-K中低成本的线性钨螺旋体光源或长的弧光灯或高效线性灯，与可选择的起ABTS作用的LG适配器250一起，并且如果需要的话，与一合适的光耦合光学部件252一起，制造通过量有效的低成本光纤照明器，来照明标准的圆形LG。对光纤光源来说，这是特别有意义的，该光纤光源要求比现有技术LGLE尽可能成本更低和输送效率更高。尤其是，选择不需要复杂的(接通)电源用于钨-卤素基LE，使它们变成低成本的光纤或LG基输送系统的特别有吸引力的候选物，象在自动化照明系统、信息显示系统如街道路标、代替霓虹灯的广告牌用于隧道、工厂楼层、船厅、无线电发射塔等。
利用本发明的上述讲述，来表面如何以域有效方式收集和集中延伸的光源，用于普通体积或表面的光源，从图16所示的优选实施例，可以得出如下结论：为了进一步改善LGLE的效率，光源S设计必须与预定使用的MLE和LGLE设计一起进行。
例如，可以将钨丝安排成致密覆盖的半圆。然后后向反射器将发射的能量以这种方式向回反射，以致看起来好像在相应CCS处整个圆发射光一样。根据上面说明，本发明能够形成许多尺寸的光源结构，这些结构用于特定的设计和/或LG输入口制造情况最佳。所有这些灯的设计技术方案的主要共同点在于：发射体/表面的三维形状和制造相应光源S、MLE和远程能量输送LG收集匹配能量的输入口IP的复杂性，都必须相互对照加以权衡，以便得到最佳的成本-效率平衡。
因而，很显然，可以用本发明的上述方法和实施例，来增加大多数扩展光源的收集效率。表面或体发射的发光二极管陈列和半导体激光器阵列也是扩展光源。在对本发明的上述说明进行某些改造的情况下，也可以将它们的能量输出收集、集中、和耦合到LG中。例如，通过将LED的发射体EVs或发射表面ESs放在上述优选MLE其中之一的内部，可以改善在所有角度方向上都发射的LED的耦合效率。对体发射器的这种特殊情况，本发明的优实施例利用相应的包括至少一个主反射器和一个后向反射器的腔。然而，在本发明的另一个优选实施例中，不象本发明的前述实施例那样是空心的，而是将它们用透明材料(例如透明的环氧树脂)充填。另外这些充填材料必须具有合适的外部表面形状和光洁度，以便能将它的外部表面制成局部反射的(外部涂覆合适的反射涂层材料象Al、Ag、多层介电涂层、在某材料-空气界面处全内部反射等)，这样形成所希望的反射腔。因此，这样形成的腔也必须让光能穿过相应的输出口射出。
如上所述，利用辅助后向反射器，可以形成优选的超荧光不稳定的谐振腔，该谐振腔能收集和集中大得多的发射角，因此制成更有效的颜色重整MLE，在此处利用不可用的光束帮助产生可用的光。
在本发明的另一个优选实施例中，如果还有优化发射体或表面的空间形状的自由，则可以进一步优化给定目标T的LE。这种对光源形状的附加匹配设计优化步骤，可以改善给定目标的输送效率及电功率电平和/或降低整个LE的制造成本。例如，可以选定光源S发射体或发射表面的形状，以便简化形成FRTS的LG相应输入口与输出口的最佳表面结构的制造过程和/或使相应限制尺寸的CCS的光源象差减至最小。假设固态光源常常只发射成一个半球形，并因此不需要转换图象的后向反射器，则本发明的一个优选实施例采用扩展发射表面的光源S，这些光源S由多个更小的表面发射光源制成，它们以这种方式安排，以使它们接近所希望的圆形凹或凸形发射表面ESs，而不是普通的平的和矩形发射表面。
上述优选实施例可以通过三维定位的单个半导体激光器发出激光，形成一弯曲的半导体激光器阵列表面来完成。同一实施例可以用表面发射的LED和一些单根照明光纤完成，同时将后者排列以形成一弯曲的LG输出口OP。这些发射表面ESs的曲率半径最好是以这种方式选定，以使最终的MLE具有平的和圆的MES，用于与LG一起形成最佳收集。利用本发明该实施例的另一个好处是，当从大面积光源开始时，选择在相应LGLE出口处或相应MLE的MES处，产生任意形状、非常均匀的照明光束的方案。这可以产生一个改善了的大面积照明强度控制(均匀或不均匀的强度分布)，用于比现有技术MLE或LGLE通常可以接受的尺寸更小和/或光学部件更简单。该实施例的某些应用是材料加工功能(象在半导体加工步骤期间均匀的屏蔽照明)，此处大面积均匀照明很重要。
图17原理性示出本发明光源结构实施例的延伸部分，它能构成另一种类型域有效的荧光转换LE。图17中示出的LGLE-L利用由PRS142和RRS140形成的反射腔，来本质上收集全部由荧光体FVSL发射的光，并在第二发射体EVS′L处将光集中。RRS140与荧光体FVSL一起，形成有效的发射体EVSL，该发射体EVSL只发射到左半球中。LG260作为远程输送系统示出，它在RRS140的顶点附近有输入口IP，此处将RRS140作为用于MLE-L的MES262选定的轴向位置LE示出。
荧光体FVSL是(较短波长)赋能光束和荧光材料280之间的重叠部分，该荧光材料的作用是：(1)根据基体材料(例如，固体或液体或气体)及荧光的浓度和类型，吸收照明光束的选定波长通带；和(2)无定向地发射(较长波长的)荧光、未吸收或角吸收的光通常被材料280散射，因此未经波长修正和经波长修正过的射线，二者的输入角和输出角稍有不同。本质上所有发射到材料280左半球中的射线都由CCC-L，亦即PRS142收集和集中。因为不是全部输入照明能量都转变成荧光，所以材料280通常变热，并且，随着时间的推移，它的荧光浓度减少。由于荧光体FVSL处赋能光量和赋能强度改变而造成的荧光输出的衰减，常常通过材料280的经常或定期直接更换来消除。例如，这可以通过用一连续液体材料流或固态和/或液态和/或气态材料的直接更换(例如，一个转盘或转换杆等)来完成，这些材料已掺有合适浓度的波长移位材料(象染料激光器中的荧光染料)。
回头参看图17，材料280以作为具有与其长轴线(光源轴24)成轴向对称的椭圆形形状的一个优选实施例示出，该长轴线与系统轴线28垂直。最好是，短轴线与长轴线之比与反射器142的垂直放大倍数Mo成反比，以便产生的第二发射体EVS′L近似球形。必要时，可以选用其它的荧光形式。因此，其中之一，图17能再次举例说明惯常发射体制造的思想和优点，以使相应MLE的耦合效率和制造能力达到最大值。对该技术的专业人员来说，对所示主要的例子作许多改变现在变得很明显。
图17中示出三个不同的主要优选的赋能配置图。典型的是，此时只用一个来赋能荧光体FVSL。根据给定的例子和说明，别的相关赋能配置图对该技术的专业人员来说，将是显而易见的。
第一个赋能配置图利用LG282，它的输出口与细长的荧光材料280成光学接触。可选择地，材料280被一层涂层材料或覆盖材料284包围，以便增加光射线286的光程长度，光射线286除非在以前被吸收，否则最终将射出材料280。在反射器140方向上射出的未被吸收的射线286，在再成像之后，有第第二被吸收到荧光材料280上的机会。可选择地，包围材料280的覆盖材料284可以是透明的冷却液，并且最好是具有较低的折射率，以便有助于赋能光的反射。
图17示出的第二个赋能配置图用一个透明的主反射器142，该主反射器142具有一层特殊的介电涂层，该介电涂层能使较短波长的赋能光透射，而使较长波长的荧光在其凹形反射表面处反射。聚焦光学部件288将一赋能光束集中到荧光材料280上。
第三个赋能配置图利用一个耦合光学部件，以将LG294的输出口聚焦到荧光材料280上。
因此，发射体EVL的空间形状不仅取决于材料280的形状和反射器系统140与142的形状，而且有点取决于赋能光束的强度分布。如上所述，所有参数都必须平衡，以便对于给定的赋能光源和MLE尺寸，在MES262处产生最高的通过量效率。
可选择地，LG176在其输入表面处或其附近，可以有一介电涂层或滤光器元件，用于增加不常用波长的谱带外衰减。波长滤光也可以通过反射器142和/或140处适当选定的介电滤光涂层完成。例如，对一种立体目标的应用，象在医疗手续期间肿瘤的光动态治疗或诊断过程中遇到的，最好是将不希望有的较短或较长波长的光除去，以使手续期间组织发烧减至最小。此外，通过在MLE-L一级处除去不需要的波长，也许能用塑料来制造合适的LG176，该塑料能提供许多成本和制造方面的优点，并且还可以熔化掉。此外，如上所述，ABT LG和掺有波长转换的锥形LG可以和MLE-L结合起来使用，以便进一步增加输送效率，用于给定目标T的照明需要。
图18简略示出光导向件的光发动机M(LGLE-M)。有关此图说明了本发明两个附加的主要思想/实施例。第一个思想是一种密封式反射灯SM(类似于LGLE-H、LGLE-I、LGLE-K)；它用整体的锥形LG300作为相应的ABTS。第二种思想示出本发明的一个优选实施例，它应用于道路照明系统或材料加工系统。
此处将图18中光源S的发射能量显示成通过一紧密缠绕(不透明)的钨螺旋体(示出了三匝)发射，该钨螺旋体具有一发射表面ESSM，并可以缠绕成具有矩形截面的宽度W和象螺旋体一样薄的深度。该螺旋体的光轴24垂直于系统轴28定向，并具有一偏置距离D≈w/2(如上所述)。此发射表面ESSL进入右半球的发射，在RRS140处的反射产生图象转换之后，形成实际的发射体EVSM，该发射体EVSM位于发射表面EVSM的对面，并且镜面与轴线28对称。，如上所述，发射表面可选择地具有曲率/取向，而不是平的/垂直于系统轴线28，以便增加特别受限制的LE的输送效率。
CCS-M，亦即PRS142将进入左半球的发射集中成第二发射体EVS′M，该第二发射体EVS′M设计成位于锥形LG300的内部。此处将后向反射器140显示为折叠式反射器(类似于LGLE-H)；它包括两个在MLE-M输出口146处带有LG300的反射器元件148和152。可选择地用一滤光器元件302(此处示出为由反射器148的模压或磨蚀的部件固定)来常规地光谱上对MLE-M的输出光束滤光。例如，通过除去不需要的IR能，可以用塑料制的LG或具有环氧树脂光纤输入口的LG用于某些类型的系统。可选择地，也可以将这种补充的滤光器元件放在LG300的输入表面处，和/或反射器142的反射涂层可以具有限制光谱带宽的性质。
上述本发明的各优选实施例的主要差别在于：MES144位于锥形LG300的内部，而不是在它的输入表面附近。在图18中，将锥形LG300显示成一个单芯、锥形LG，它具有合适的透射芯材料310和一个环绕的低折射率的覆盖材料层312。LG300以这种方式加工成型，以便在MES144前面的锥形LG部分不干扰感兴趣部分的集中光束的传播(由于LG300芯材料310折射率不同而产生的标准反射作用除外)。然而，在ME178的轴向位置LE附近，LG300的截面积转变成这种横截面(如上所述)，以致所选定的部分光束(取决于所希望的收集域)此后由LG300导向。如果希望的话，那么LG300的截面形状可以进一步缓慢地转变到更常用的输出形状，该输出形状或是可适用于目标的最终照明，或是可适用于耦合到另一个光学系统(例如，如图18中所示的多个LG)上。这样以域有效的方式收集来自弯曲的MES144中的光，而不需有特殊的输入口结构，如上面关于图16所示的LGLE-K所述。
因此，在MES144之前的部分LG300可以看成是用LG300帮助域有效的光收集的辅助光学部件。那种场合，LG300的输入表面322也可以弄弯曲，并作为光学成像元件使用，它与CCS-M结合，进行优化用于在收集效率和制造成本之间平衡。
在本发明的另一个优选实施例中，MLE-M、辅助后向反射器148和LG300用一个模制的玻璃或塑料部件制成，该部件在其凹侧具有合适的反射和/或滤光涂层，并且至少在轴向位置LE之前开始和在其后继续有一合适的覆盖或反射涂层312，以便形成一个合适的可与芯材料310相比的LG。另一种优选的制造锥形LG300的方法是，如上所述，利用许多局部蚀刻的锥形单根光纤，这些单根光纤熔合成单芯并再覆盖，以便在感兴趣部件附近形成单芯LG。
也可以用位于反射器142第一焦点附近的许多个钨螺旋体(具有可选择的单个功率控制)、作为发射源，并集中到相同或不同的(可选择地)锥形LG300上。例如，这种思想可以通过可选择地牺牲一些收集效率，将高和低光束的光收集系统用于自动化道路照明系统，以便得到别的优点，象光源剩余度和/或成本降低。
回头参看图18，它以简略图形式进一步示出基于道路照明系统(例如前灯系统)，该系统具有一个或多个LG320i(三个，用i＝1，2，3)示出，以便最终接收来自MLE和/或特别是来自LG的光，示出LG300作为特殊的例子。另外，这些第二LG320i输出口OP2-i的光轴322i以这种方式定向，以便它们与耦合光学部件340i结合，在道路的选定部分得到合适的照明强度，而同时限制照到不希望的方向上。换句话说，设计LG或多个LG320i输出口结构的自由度能制造新型的照明系统。例如，当本发明应用于自动化前灯时，汽车设计人员得到一种新的对车身定型、成本优化，、灯的位置等的设计自由度。可选择地，单个反射器灯(密封式或非密封式型式)可以照明多个输出口146i，并且这些输出口146i之中每个都有一个电控光阑，用于阻挡输出光束。另外，可以将多个MLE的出口结合成单个输出口，用于剩余度(一个光源烧坏)，和/或强度控制和/或方向控制(具有不同输出角的高-低光束)。假设各LG320i输出口OP2-i的输出光束通常轮廓分明，则它们一般要求比现有技术照明系统的光学部件直径更小。此外，现在可以用许多个输出口，每个都具有一较小的透镜，以便得到所希望的照明、安全性和设计效果。另一个优选实施例以这种方法将LG300加工成一定形状(未示出)，以便它传导光和起它自己输出耦合光学部件(锥形鱼眼透镜)作用，因此减少了为建造这种(自动化或工业)照明系统所必须的部件。
也可以根据这些原理建造隧道、灯塔、船舶等的远程工业照明，以便降低光输送的总成本和/或保持每个所希望的输出水平的成本。
同样，可以选定各输出口OP2-i和相关的耦合光学部件252i，以便匹配一种特殊的光，该光增加了材料加工的应用。例如，可以将输出口加工成形为一种长的矩形，以提供合适的线光源。必要时，也可以生产别的形状。
图19示出本发明用于一特殊类型LE，亦即PLE-AB设计的第一优选实施例，用它将单个LV的图象强度投影到投影屏幕98上。该投影屏幕98是相应PLE的目标TAB。
在图19中，将相应的MLE-AB显示成像主要的MLE-F类型一样。然而，也可以用本发明的所有其它实施例及其变种。位于MLE-AB轴向最大域位置附近的色盘110，产生一个时序化的彩色光束，该彩色光束由透镜410收集，并投影到光束截面成形/均化的光学部件系统420。作为这种光学元件420的例子，图19示出第一透镜阵列422和第二透镜阵列424，它们形成为相同或不相同的匹配对。另一些制造系统420的方法是用相位光栅和衍射透镜对。最好是将系统420设计成使光束400截面再成形并均匀化，以便更好地适应LV100处功能光束的成形要求。一个辅助聚焦透镜426有助于使照明光束400的截面与LV100的接收表面ASLV相匹配。
LV100(作为例子，用透射的LV示出)是PLE关键的域限制光学元件。最好是，该照明光束400与图5中所示PLE-AA的照明光束122相反，在其接受表面ASLV附近或稍靠后，有一图象聚焦位置。
投影透镜系统430收集LV100的输出，并将它聚焦到投影屏幕98上。可选择地，如图19所示，透镜系统430可以包括两个子系统432和434，同时子系统432位于LV附近，以便收集LV100的输出，而系统434位于系统432图象位置附近。
通过采用相应域有效的MLE-AB和利用匹配的光束成形/均匀的化的光学系统420，达到增加PLE-AB的输送效率。进一步可选择地改进通过采用关键性的照明(在LV处聚焦)和匹配的投影透镜系统430得到。本发明的一个优选改进是利用变形式转换光束的光束均匀化系统420，该系统420与中间目标T′AB和相应MLE-AB的需要相匹配。
图20示出本发明用于PLE-AC的另一个优选实施例，它是用来将单个LV100的图象强度投影到投影屏幕98上。PLE-AB和PLE-AC之间的主要差别在于：后者采用半软的高透射高效率的LG448，该LG448至少完成能量输送功能和面积再成形功能；并且色盘110稍稍位于相应MLE-AC轴向最小的域位置前面，该MLE-AC从本发明优选MLE实施例的其中一个选定。如上所述，这种LG448的好处是：它可以制成一种甚至比通常光学系统420更加域有效的截面形状和/或光均匀化元件。为了使色盘110的工作时间效率达到最大，色盘110的位置最好是尽可能接近轴向最小的域位置LE。
如上所述，LG448的输入口IP最好是加工成一定形状，以便匹配MLE-AC，用于域有效的能量收集，并且可选择地包括NA对称化的辅助输入光学部件，而输出部分包括空间强度均匀化部分(例如，矩形抛光的单芯积分杆)。另外，示出了透射LV的情况。可选择地，可将一个PCS(图20中未示出)很方便地插在LG448的输出口OP和用于偏振的LV100的接收表面ASLV之间，因此使偏振灵敏的LV100和相应输入口收集减少约50％。
LG448的输出口OP能形成轮廓分明的表面光源，该光源具有选定的发散角和截面形状。因此，由于对目标TAC，亦即投射屏幕98最佳的输送效率，NA匹配和放大图象的耦合光学部件430最好是将LG448的输出口OP成像到LV100的接收表面上，或稍微靠后。后者有助于使某种类型输出口制造方法(例如，环氧树脂化和/或熔合光纤束末端)产生的高空间频率强度变化减至最小，并且不需要辅助光学部件来除去LV100接收表面ASLV处的高空间频率强度变化(象素化)。匹配的投影透镜系统430收集LV输出，并将它充分成像到投影屏幕98上。理想的是，将LG输出的表面弄弯曲，以便有助于用简化的耦合光学部件450，在LV表面处的图象平坦化。
图21示出用一反射LV100作为中间目标T′AD投影光发动机AD(PLE-AD)的不同优选实施例。还有，如上所述，利用域有效的MLE-AD与LG448结合，该LG448具有特殊的输入口IP和输出口OP。采用一凹形的同轴或离轴(此处示出为离轴)的反射器460作为耦合光学部件，以便将LG448的输出耦合到中间目标T′AD，亦即LV100的接收表面ASLV上。该反射器460可以是例如一个椭圆形464的合适部分，该椭圆形464使输出能量传播轴465转向，以便它与中间目标T′AD的接收方向466一致，并且椭圆形464使输出发散角θL out与LV100的接收发散角θLV匹配。为了完成这点，最好是在离轴位置使用反射器，如图21所示，该离轴位置具有输出口OP和LV100，它们位于相应椭圆形464的长轴467上，每个都靠近相应的焦点，并与其短轴468近似对称。通过相对于长轴467以一合适的角度470给LG448的输出口定向，则可以用单个元件达到所希望的图象放大和NA匹配。为了使这个耦合光学部件，亦即反射器460的成像误差最小，椭圆形的短轴必须选定适当地大。如果要求较小的包装来达到合适的耦合结果，则可以在输出口OP附近使用辅助透镜和/或反射器(未示出)。还有在本发明的另一个实施例中，反射器460是个反射透镜，亦即一边涂有一层合适反射涂层的透镜。辅助透镜或透镜系统和/或反射透镜对减小LE尺寸是有用的。
在输出口OP的右面，一个放大的图象示出本发明的另一个优选的任意实施例，亦即表面结构SCL out，该表面结构在LG448发射表面ESL的垂直轴线477与其光轴478之间。有一除0°之外的角度476。这就能用简单的制造方法，亦即以与轴478不成90°的角度抛光LG输出口OP，产生非对称的与角度有关的发射图形。这种偏置的输出口可以简化对耦合光学部件的需要和/或允许更紧凑的设计。还有(见所示图21)输出口OP的输出表面适当地选定弯曲的表面，以便在接收表面ASLV处产生一个平的图象平面。
回头参看图21，它示出对DMD或TMA型反射LV优选的设计情况，该反射LV具有一斜的目标照明方向170。另外示出的是投影透镜系统430的离轴使用(轴线479与透镜轴线480不同)，该投影透镜系统430在一般方向479上将LV反射的光收集，并将它成像到投影屏幕98上。这种PLE设计能在斜的输入角下产生一梯形校正过的向着投影屏幕98的LV强度分布图象。此斜的屏幕照明对一幻灯投射器来说是种很普通的情况，该幻灯投射器位于投影屏幕前面的桌子上，它照明。这种情况对于密封安装的投影机也是很常见的，该投影机在一斜角下给下面安装的投影屏幕照明。
应该注意，也可以选用别的球形形状完成同样的成像任务，而不用椭圆形反射器形状。例如，圆环形反射器常常非常接近椭圆形反射器部分，并且可以用眼镜片生产机械以低得多的成本制造。有时非对称的耦合系统也是优选的(下面有关图23所述)，并且反射器460必须准确地，或是在LG448的输出口OP附近与圆筒形或双轴透镜结合，以便在PLE的设计约束条件内得到非常有价值的成像系统。
如图20和图21所示，在PLE中使用LG448提供进一步的系统设计好处，它导致图22所示的另一个优选实施例：一个投射显示系统包括一个主投射器装置500和一个遥控的独立投射器头510，该投射显示系统有两个用电缆520连接的装置。主装置500是独立式装置，它包括一个MLE、必要的滤色光学部件、视频信号处理和其它必要的控制电路，并具有可选择的(如图22所示)槽口526，可以将不同的卡片插入该‘田装置’中。这些可选择的槽口类似于计算机处的槽口，可将有不同添加功能的卡片对接到一块计算机母板上。例如：它们可以装满TV调谐器卡片；再现视频信号分辨率的卡片，它自动检测并将进入的视频信号形式转换到位于投射器头510中的LV自然显示形式；一种webTV卡片，它提供与互联网的连接；调制解调器卡，将PC加到系统上的计算机卡，以便可以将投射器头作为计算机显示屏使用；电视电话卡；射频(RF)或红外数据连结卡等。这种优选投射显示系统的模件性能够加上和/或升级选定的系统元件，而不需要象目前那样(如果它们全都能升级的话)将整台投射器送回工厂。因此，这种PLE-AE能提供投射显示系统与PC机的组合，以便提供一种全新的家庭娱乐系统产品生产域。这种投射显示平台系统适用于家庭娱乐中心，并延长了各种元件的寿命。
投射器头510包括制造轻型投射器头所必须的最少部件，该轻型投射器头可以与主装置500无关自由地定位。投射器头510至少包括一个耦合光学部件、LV、投影透镜、和控制来自视频信号的LV的电路。视频信号(由位于主装置500中的发射体发射)可以用射频(RF)天线、红外传感器接收，或是通过部分电缆520的电气连接来接收。照明能量通过电缆520从主装置500输送到投射器头510上，电缆520最好是包括一个带输入口IP和输出口OP的硬或软的LG，该输入口IP和输出口OP如上所述加工成形，并且电缆520最好是在其输入端处包括ABTS，用于使输送效率达最大值。因此，利用本发明的有效LE工艺来建造投射显示系统，该投射显示系统至少有两个截然不同的元件，并且其中每个元件都能单独升级和/或校正和/或定位。(可选择地，可以将主装置分成MLE和滤色装置，二者用下面图23所示的另一个LG连接)。因此，通过合适设计电缆520标准化的输入口和输出口，就能混合和匹配来自不同供货商的产品(象能够混合和匹配来自不同供货商的HIFI空间元件)。
图22示出安装在高支架530上的投射器头510。该支架和轻型投射器头510一起，便于以比较大和重及多的单机投射显示系统更有利的位置(如高架投射器所示)将投影定位。图21和22还示出，目标的照明方向可以与投影屏幕98的接受表面AST，亦即目标TAE的垂直线480成一除0°以外的角度。可选择地，投射器头510可以有一固定的阶梯形校正过的光学部件(例如，如PLE-AD中所示)，或是有一下面所述的可调式阶梯形可校正的光学部件，以便于从一优选的支架530位置旁边，相对于投影屏幕装配投射器头。可选择地，投影机头包括一个三角网装置(IR、超声、或其它)，该装置自动测定角度540，并以各自动或半自动方式准确地调节投影光学装置430。
如图22所示，可选择地软电缆520能与主装置500无关独立地定位投影机头。PLE-AE不适用于PLE-AB和现有技术的PLE，它们全部或是基于硬的FRTS(见图6)，或是不包括软的LG或其它软的透射光学部件，或是在本发明的有效光输送方面没有改进时输送效率不足以实用。
图23示出本发明用于PLE-AF的另一实施例。两个LG都是相应FRTS的部件，以便增加色盘600的通过量效率。如上所述，将MLE-AF的域效率输出以发散角θ连接到第一个LG448的输入口IP1上。所有它的输入口具有一个总输入表面AS1和一个相关的有效表面积A1 in，该有效表面积A1 in具有相关的接收角θ1 i≥θ。LG448的输出口具有一个发射表面ES1，该发射表面ES1具有一有效表面积A1 out。以输出角θ1 out从输出口OP1输出的光由耦合光学部件620收集，并这样集中到色盘600上，以便集中光束在色盘600和相关输出角θcw处具有一截面积A′cw。耦合光学部件630收集透过色盘600的光束，并用发散角θ2 in将该光束集中在第二个光导向件640的输入口IP2上。输入口IP2有一输入表面AS2，该输入表面AS2具有有效收集光的表面积A2 in。以输出角θ2 out射出输出口OP2的光用一耦合光学部件收集，并集中到LV100的有效接收表面ASLV，亦即相应的中间照明目标T′AF上。
可选择地，当PLE的尺寸和重量很重要时，对本发明的另一个实施例来说，最好是从图23所示的PLE中，省去耦合光学装置620或630其中之一。这稍微降低了PLE-AF的输送效率，但减少了部件数目和PLE的尺寸。
然后，将反射或透射的LV100的输出(在图23中，以反射型式示出)用投影透镜系统430收集，并投射到远处屏幕98上，在此处形成LV100输出级处强度分布的放大图象。特殊的光学耦合元件650类似于由Andrianus H.J.和Brandt申请的美国专利No.4,969,730所述的反射棱镜和美国专利No.5,022,750中所述的耦合光学部件。
尽管关键性的照明方案(LV100是如图23所示的中间目标)优选用于最大输送效率，但Kohler方案(图23中未示出，它把焦点集中在投影透镜系统430的输入光孔上)或在方案中间(见图5)，本发明同样可用，以便用输送效率平衡PLE设计约束条件。例如，非关键性的照明方案能靠牺牲一些到投影屏幕98，亦即PLE-AF的目标TAF的输送效率，使用直径更小的投影透镜。
应该注意，PLE-AC(图20)和PLE-AD(图21)都是PLE-AF的简化型式(LG较少)，并且只用一个LG作为它们FRTS的部件。下面优选PLE设计方法的说明也适用于上述只有一个耦合光学部件620或630的PLE-AB、PLE-AC、PLE-AD和PLE-AF情况。
应该注意，对大多数PLE设计，各个角θ1 out、θcw和θ2 out都是轴向对称的，亦即与相应的方位角Ψ无关。然而，如果LG448和640不是垂直地终止于它们相应的能量传播轴，则相应的接收角或发射角显示出某种轴向非对称，在本发明的某些优选实施例(见图21)中，可以用这种轴向非对称来进一步简化和/或改进LE设计。
可以用具有选择的耦合光学部件620和/或630的LG导向件448，来进一步改善色盘600的工作时间效率。通常，选定相应LG的输入口IP和输出口OP的表面结构SCi in和SCi out，以便优化不同光学元件之间的耦合。还参看图23，至少有2个或4个主要机会来完成面积重整。首先讨论输出口OP2与LV100接收表面ASLV的耦合。然后评述出入口OP1和IP2与色盘600之间的耦合。上面已经说明了MLE-AF与匹配的LG448输入口之间的耦合优化。
LV100所给出的能量具有特征接收角功能θLV(Ψ)。此处方位角Ψ是相对于LV100在一个平面中的光学基准轴104而限定的，该平面垂直于发射光束的能量传播轴线。这种角接收功能θLV(Ψ)部分是由给定LV的设计和照明方向限定，部分取决于所希望的PLE对比度。因此，PLE的输送效率取决于所用LG类型和选定的用于其LE的光学设计的限制，以便使LV的特征接收角功能θLV(Ψ)达到最大值，用于最大的PLE到投影屏幕98的输送效率DE。
可以利用一选择的遮光板660来产生所希望的任何类型非对称角照明图形，该遮光板660在输出口OP2和接收表面ASLV′之间的合适表面处与耦合光束相交，而非对称的照明图形从给定的照明光束开始，该照明光束具有比遮光板660所允许的角能量密度函数要大。
在本发明的另一个优选实施例中，如图23所示，这样选定输出口OP2的表面结构SC2 out，以使发射光的输出口OP2和LV100之间的耦合(输送效率)最优。应该注意，对某些类型的LV100，例如DMD或TMA型，平均输入能方向不平行于接收表面ASLV的垂直轴线480。在这些情况下，优选的光学部件650是‘Scheinpflug’型的，亦即它的光轴和相应的发射表面ES2及接收表面ASLV都以这种方式在空间定向，以使最终在接收表面ASLV处发射表面AS2的放大图象是跨过整个表面的同样焦点水平。即使焦点位置是在接收表面ASLV之后，亦即非关键性的照明方案，这也有利于均匀的照明强度。进而，如图23中简略示出的，该图有两个垂直定向的圆柱面透镜664和666，它们成成像ABTS的作用，该透镜664和666与光学基准轴线104对准，光学耦合系统650的优选正交放大作用M(Ψ)和相关角变化在不同的角度方向上是不同的。因此，本发明的优选实施例一般利用轴向非对称或变形的耦合光学部件650，该光学部件650将具有给定种类方位角Ψ的光束转变成具有角能量密度函数的光束，上述方位角Ψ与角发射分布θ2 out(Ψ)有关，而角能量密度函数尽可能多地与所希望的LV100接收表面θLV(Ψ)匹配。这样，可选择的遮光板660只截取最少量可用的能量，因此使PLE-AF的输送效率达最大值。
图24示出在垂直轴平行于光学基准轴104情况下，不同方位角Ψ的剖面，该方位角Ψ与输出口OP2到接收表面ASLV的照明光束耦合能的最大接收分布θLV(Ψ)有关。大圆670和小圆672表示具有最大接收角θLV(Ψ)＝θLV的光束，它们分别是θLV＝15°和θLV＝10°。椭圆形674在垂直轴上邻接大圆670和在水平轴上邻接小圆，它是优选的本发明与最大接收角有关的方位角Ψ，用于改善DMD或TMA型LV100的照明效率。这种椭圆形方位功能674是例如对轴向对称(或如上所述非对称)的LG输出光束双轴成像的结果，该LG输出光束用两个正交的柱面透镜662和666，它们有不同的正交放大倍数，亦即M(Ψ＝90°)＝1.89*M(0)。应该注意，椭圆形674在尺寸和功能上与美国专利No.5,442,414中对DMD型光阀所讨论的投影遮光板675有关。然而，本发明的上述优选实施例完全不用遮光板，并具有较高的通过量效率。因此，在某些情况下，上述耦光学部件650的优选实施例可以完全不需要遮光板660。这使耦合光学部件650的输送效率DE达到最大值，而仍然满足LV的功能要求，亦即减少了与光学基准轴104成对角的能量转换，以使散射和有关的反差损失减至最小。
为了在接收表面ASLV处得到一个匹配的截面照明光束形状，输出表面AS2必须与预变形过的LV表面的截面匹配，该预变形过的表面与耦合光学部件650放大倍数M(Ψ)的倒数成正比。为了更精确起见，也考虑到由具有平均能量传播所引起的附加畸变作用，以便找到发射光源AS2理想的截面预变形过的形状，上述平均能量传播与相应的表面垂直需要不同。作为一种近似方法，亦即忽略不计表面曲率和相对表面垂线480的作用，图25示出接收表面ASLV和匹配的LG导向件发射表面ES2的相对比例和形状。为了计算表面ES2的优选尺寸和形状，作出了下述角度假设：表面ASLV平行于和垂直于它的光学基准轴104，分别具有最大的半锥形接收角为15°和10°，而表面ES2具有轴向对称发射的半锥形角θ2 out＝30°，应该注意，对形成图24中椭圆形676有同样的假设。
因此，对关键性的照明方案来说，最佳LG发射表面ES2的优选形状、尺寸和方向主要由给定的LV100用其相关的接收表面ASLV、相关的平均输入角170及其优化接收角θLV(Ψ)决定。发射表面ES2进一步由射出输出口OP2的角度相关的能量密度函数决定，及在某种较少程度上由选定的耦合光学部件650非理想的性能决定，该耦合光学部件650影响发射表面的理想曲率。通过利用上述辅助光学部件来改变主能量传播方向和简化相应优选LG输出口OP2的造成手续，可以进一步影响输出口OP2和耦合光学部件之间的相互作用。因此，为了优化制造成本和输出口OP2到接收表面ASLV输送效率的性能，耦合光学部件650和输出口OP2的设计必须一起同时优化。
有几种方案可能增加LV100接收表面ASLV处照明光束的空间均匀性。其中某些设计方案上面已经讨论过了，并且涉及LG的结构(使输入和输出光纤随机化，其中包括在LG末端附近串话等)。通过将两个或多个LG串联耦合，可以简单地减少低空间频率F的强度变化。为了增加高空间频率下的强度变化，可以将耦合光学部件650设计成稍微离开焦点工作。通过适当地设计光学部件和/或将发射表面ES2弄弯曲，也可以得到低通滤光片作用，用于平面表面的照明。进而，可以将一些辅助光学元件加到输出口OP2上，以便起低通滤光片元件的作用。这些低通滤光片元件的例子是空心反射管和/或单包层激光棒，该激光棒具有合适选定的截面和用较低的发散角θ2 out选择的锥形过渡到较大的发射面积。另一些可以加到耦合光学部件650上的光学元件是moire′滤光片元件，它们相对于另一部分光束横向移动一部分光束。也可以用相光栅、衍射光学部件、受控漫射器等来得到所希望的效果。采用现代化的制造方法，一个适当设计的光学部件650中各个光学元件都能一次完成几个功能任务。例如，除了完成正交放大和相关的变角任务外，如果需要，这些元件还可以完成低通滤光任务，和/或受控漫射任务，和/或挡光任务等。此外，只要PLE参数约束条件允许，最好是耦合光学部件650是单个透射元件。与图21所示的反射器460相似，这类透镜可以是简单折射透镜，或是折射、衍射透镜和/或相位光栅的组合。
图23示出一种特殊的设计技术方案，它利用本发明对色盘600的高通过量效率TECW进行优化，赢得提供很窄的照明光束和类似分级收集的LG。
例如，如图20和21所示，在PLA-AC和PLE-AD情况下，相应的MLE最好是以这种方式相对于色盘600定位，以便相应第二发射体EVs′截面的最长尺寸在径向上与色盘轴线112一致。最好是色盘600稍微在轴向位置LE的前面与发射体EVs′相交，并且以这种方式将LG448的输入口IP2加工成一定形状，以便以合适方式将来自第二发射体EVs′的光收集。
再参看图23，表面结构SC1 out和SC2 in的设计结构选择因此能在色盘600的定时效率TECW和/或面积效率AE的增加之间选择。利用本发明所产生的新设计自由度赋予PLE设计人员新的灵活性，以便与其效率和制造成本一起，优化整个投射显示系统的紧凑性和轻便性。
另外，LG176和640能实际上很方便地将PLE分成两个或三个空间分开的元件(见图22)。这些附属元件彼此之间相对地放置和定向的自由度，使得设计总体空间上更紧凑和可选择地也更轻型的PLE成为可能。
图26示出基于本发明的大大简化的PLE。将MLE-AF作为密封腔690示出，该密封腔690实际上形成外部罩，并且沿着光源轴线24有两个对置的三维凹槽710，灯杆44和46的密封件710在腔690的外面贯穿该光源轴线24。示出散热片730在密封件712附近附接到灯杆端部上，以帮助灯杆冷却，而导线205将电流供给嵌入灯杆44和46内部的电极。对一给定的反射器高度，这种优选的MLE-AF能减少上述光源阻挡和输出口损失，同时还以与内壳42隔热的方式提供通向灯柱密封件712的方便入口。这样，内部罩可以在接近由于罩42的材料约束而可能达到最上限操作温度下工作，而同时能保持灯杆密封件710低于MLE-B型设计通常能达到的温度范围。因此，这种双罩式系统有助于产生一种长寿命的灯/反射器系统。理想的是，将腔690的内部空间抽真空，并利用吸气剂来吸收杂质和阻止杂质沾污内壁。还示出PLE-AF具有一矩形非对称式锥形积分杆740，该积分杆起ABTS作用，并且提供对称式角输出光束或如关于图23所述的非对称角输出光束。还示出LG740的输出口有一偏置的输出表面，用于对LV100的非垂直输入方式进行‘Scheinplug’校正。示出投影光学部件，它用离轴方式来对固定的输出角方向进行阶梯形校正。
在图27中还示出本发明的另一个实施例，图27示出一个投射显示头510有一可调式阶梯形校正光学部件，用于反射式LV100。这是图21所示的原理，亦即PLE-AD的延伸。图中示出两种不同的照明光束方向布局，亦即479a和479b。所有标有‘a’或‘b’的标号都参阅相应发射方向的说明。
利用软LG448(它是电缆520的一部分)输出口的轻便和易流动性，来形成具有可调式阶梯形校正的简单而轻便的投射器头510。与图21所示的离轴投射显示光学部件用法相反，此处主要是以同轴方式利用投影透镜430，亦即投影透镜430的光轴480与照明光束传播轴线479本质上是平行的。
这种优选的同轴实施显著减少了投影透镜430的尺寸和重量，并且显著减少了为用现有技术(非以LG为基础)的PLE工艺得到可调式阶梯形校正功能所必须的硬件的尺寸和重量。
阶梯形校正的光学布局要求：输出口OP的旋转，亦即改变角度470；LV100的旋转，亦即角度800的改变和投影透镜的旋转，亦即角度810的改变，全都具有平行的旋转轴，但有不同的各自放置顶尖。可选择地，各试验部件也可以彼此相对地移动，以便还提供变焦距可能性。最好是机械手和杠杆系统保证所有旋转以一种预定的和联动的方式进行。例如，当用户手动式倾斜投影透镜430，以得到所希望的图象高度时，它的旋转运动开始变向，并且直接(机械手)或间接(电动机)地转变成LV100和输出口OP的旋转运动。在使用型式不同的耦合光学部件情况下，例如在PLE-AC和PLE-AE中，反射器460或透镜系统450(图19中示出)或耦合透镜系统650(图23中示出)，所有部件都相应地运动，以保持‘Scheinpflug’光学状态。
任何图中都未示出的是另一种优选的PLE-G，此处采用三个LG(如同图15中所示，用于LE-J的LG)的输出口。以便耦合到扫描棱镜上，并通过改制如上所述的相应LG端部，来简化相应单板卷成的彩色投射器(例如在美国专利No.5,528,318和其它相关专利中彩色投射器方面所公开的)耦合光学部件。如上所述，因为这种类型PLE使光束域增加6或12倍，但由于本发明的改进，使它对较小尺寸的LV变得更有效，所以进一步增加了光束域。
尽管本发明已对各种实施例作了说明，但应理解，在本发明的精神和范围内，本发明也可以有各种各样更多的其它实施例。
我要求：

Claims (24)

1.一种光引擎，用于气体放电灯的有效能量传输和域效率的面积和角度同时重整，该光引擎包括：
后向反射器系统；
主反射器系统，其具有限定系统轴的第一和第二焦点F1和F2；和
气体放电灯系统，其包括：气密、半透明的罩，该罩包围着可激活的气体；和用于产生和激活至少一个所述气体的沿空间延伸的半透明区域的装置，从而产生发射光源S，该光源S发射穿过所述罩从所述灯系统发射的电磁能，所述光源S的最长尺寸限定了光源轴；
所述光源轴在本质上垂直于所述系统轴；
所述光源S的位置接近于所述焦点F1，所述灯系统关心的至少一个波长范围具有各自的发射域函数Es(p)，p表示在所述关心的波长范围内由所述灯系统发射的总发射能量的百分比；
所述后向发射器系统具有一个出口，并且包括至少一个主要的凹式后向反射器，该凹式后向反射器收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回接近于所述光源S的所述灯系统，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；
所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述反射的能量的主要部分大致对称地聚集在邻近所述焦点F2的所述罩的周围，从而产生了第二发射光源S′，所述第二发射光源S′垂直于所述系统轴并且接近于所述焦点F2具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′)；
其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述出口的曲率、谱反射率、传输率和范围都可以选择，以在关心的至少一个波长范围内向所述第二发射光源S′进行有效的能量传输，所述空间非对称的强度分布SI(x，y；S′)的最长尺寸本质上平行于光源轴，对所述强度分布SI(x，y；Sr)是准图象放大，通过所述出口从所述后向反射器系统发射的光束在所述关心的至少一个波长范围内具有第二光源域函数Es(p)，对于至少一个所述的p值，第二光源域函数Es(p)相对于光源域函数Es(p)具有最小的增长；从而形成了最小光引擎。
2.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述光源S和所述第二光源域函数Es(p)在临近各自的第一和第二焦点F1和F2处分别具有角度相关的发射能量密度函数AI(，Ψ；S)和AI(，Ψ；S′)，其在包含所述光源轴的平面内是非对称的，并且垂直于所述系统轴，从而形成了空间和角度相关的非对称域有效的重整的输出光束。
3.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述灯系统包括从下列灯集合中选择的一种灯，该灯集合包括：交流气体放电电弧灯、直流气体放电电弧灯、单罩灯、双罩灯、无电极微波供给侧壁稳定灯；所述气体从下列集合中选择，该集合包括：Hg、Hg2、Xe、Ar、Kr、金属卤化物盐蒸汽和含周期表卤素元素的分子；所述主要反射器系统从包括椭球形和非球面形的反射器集合中选择；所述后向反射器系统的元件从下列集合中选择，该集合包括球面形、喇叭口形、椭球形和非球面形的反射器；所述主要反射器系统的准图象放大值在1.5和5之间。
4.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述罩具有光束再定向特性；所述后向反射器系统的从基本球面形开始的非球面形偏差补偿一部分所述光束再定向特性；所述非球面形的和所述非轴向对称偏差减小了所述空间相关的发射强度分布SI(x，y；S′)的空间范围。
5.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述罩具有光束再定向特性；所述主要反射器系统的从基本的轴向对称椭球形开始的非轴向对称偏差补偿至少一部分所述光束再定向特性；所述非轴向对称偏差减小了所述空间相关的发射强度分布SI(x，y；S′)的空间范围。
6.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述至少一个凹式后向反射器包括主要的反射器部分和至少一个辅助的凹式后向反射器部分，具有主曲率半径Ri＜Ro，Ro表示所述主要的后向反射器的所述主曲率半径；所述主要的凹式后向反射器和至少一个辅助的后向反射器部分相对于所述灯系统的位置相互面对，所述至少一个辅助的凹式后向反射器部分把一部分从所述光源S收集到的能量反射回所述光源S。
7.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述后向反射器系统包括所述主要的凹式后向反射器和至少一个第i辅助的凹式后向反射器，所述后向反射器系统具有第一出口和主曲率半径Ro，所述至少一个第i辅助的凹式后向反射器具有至少一个第i第二出口和主曲率半径R2，i＞Ro；所述主要的和至少一个第i辅助的凹式后向反射器相对于所述灯系统面对所述主要的反射器系统；一部分从所述光源S直接发射并且穿过的所述第一出口发射出的能量通过所述至少一个第i辅助的凹式后向反射器被收集和后向反射回所述光源S；一部分由所述主要的反射器系统聚集的电磁能量通过所述至少一个第i第二出口离开所述MLE；所述出口包括第一出口和所述第i第二出口。
8.如权利要求6所述的光引擎，其中，所述至少一个辅助的凹式后向反射器部分和所述后向反射器系统的至少一个反射器子部分与所述光源S构成了共轭的、可反射的环形腔，所述光源S在本质上位于所述可反射的环形腔的焦点处。
9.如权利要求1所述的光引擎，其中，离开所述出口的能量的谱在至少一个波长区域内得到增加，原因是，所述后向反射的电磁能量的电磁能量-物质通过所述后向反射器系统与所述气体产生相互作用，所述气体由所述罩包围，所述的谱增加超过仅由所述灯系统发射的能量谱。
10.如权利要求9所述的光引擎，其中，由所述罩包围的所述气体的至少一种元素在所述电磁能量-物质的相互作用的组合中选择，以产生谱更不稳定的能量光束，以使红、绿和蓝色的光谱带均衡地产生，从而进行彩色图象投射显示应用。
11.如权利要求1所述的光引擎，其中，由所述罩具有反反射涂层。
12.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述灯系统具有灯杆和中心罩部分，邻近灯杆的两端具有密封，特别是，该密封在低于给定的第一温度下操作；特别是，所述中心罩部分在预定的温度范围内进行操作，该温度范围在本质上高于所述给定的温度；所述主要的和所述后向反射器系统形成了一腔，该腔使所述中心罩部分和所述密封之间产生足够的热绝缘，因此，所述密封的温度可降低至低于所述给定的温度，所述中心罩部分可在预定的温度范围内进行操作。
13.如权利要求1所述的光引擎，其中，所述主要的反射器系统具有一表面形状，该表面形状是多面体的，以在邻近所述第二焦点F2的能量收集平面上，达到在空间上更均匀的强度分布，并且域损失最小。
14.一种光引擎，其包括：
一密封的光学系统，所述光学系统包围着可激活的气体，所述光学系统包括主要的反射器系统、后向反射器系统和至少一个第i出口窗；
在两个相互背对的电极尖部之间用于激活的所述气体的元件，所述电极尖部限定了光源轴，对半透明的空间延伸的等离子区域进行赋能，从而产生了发射光源S，该光源S从在所述电极尖部的两个端部之间的至少一个位置以空间和角度非对称的方式发射电磁能量；
所述主要的反射器系统具有第一焦点F1和至少一个第二第i焦点F2，i，第i焦点F2，1限定了第i系统轴；
所述光源S邻近于所述第一焦点F1，所述光源轴在本质上垂直于所述第i系统轴；
所述后向反射器系统具有至少一个第i出口，并且包括至少一个凹式后向反射器，该第i出口由至少一个第i出口窗密封，该凹式后向反射器系统收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回所述光源S，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；
所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述收集到的电磁能量的本质部分集中在所述电极的周围，并且穿过邻近所述至少一个第二焦点F2，i的所述至少一个第i出口窗，从而产生了至少一个第i第二发射光源S′i，该第二发射光源S′i的最长尺寸本质上平行于光源轴，垂直于所述第i系统轴并且接近于至少一个第二焦点F2，i具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′i)；
其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述至少一个第i出口的曲率和范围都可以选择，以产生至少一个第二发射光源S′i，所述第二发射光源S′I具有强度分布SI(x，y；S′i)，该强度分布SI(x，y；S′i)是强度分布SI(x，y；Sr)的准图象放大；
从而形成了密封的最小光引擎。
15.如权利要求14所述的光引擎，其中，所述主要的和所述后向反射器系统以及所述出口窗由下列材料集合制成，该集合包括石英、蓝宝石、玻璃、金属和导热陶瓷；所述可激活气体的主要元素是Xe；所述等离子发射区域由两个相互背对的含钨电极定位，该电极具有通过所述反射器体的气密、导电和导热的密封；所述主要的反射器系统具有轴对称椭球形的部分，所述第i系统轴作为对称轴；所述主要后向反射器系统具有作为对称轴的光源轴，元件从下列集合中选择，该集合包括球面形、喇叭口形、椭球形和非球面形喇叭口的反射器；所述主要反射器系统的准图象放大值在1.5和5之间；所述主反射器系统从下列集合中选择，该集合包括单轴系统和双轴系统。
16.一种光引擎，其包括：
准图象最小光引擎，用于收集从气体放电灯发射的电磁能和用于聚集一部分所述收集到的能量，该气体放电灯具有电磁能量发射光源S，从而形成了相应的空间和角度重整的第二发射光源S′；
具有一定形状的照明目标，其包括至少一个具有一定形状的像素，该像素产生至少一个经处理的输出光束；
耦合光学元件，其收集从第二光源S′发射的一部分电磁能，向所述具有一定形状的照明目标提供照明光束；
投射光学元件，其从所述具有一定形状的照明目标收集一部分所述至少一个经处理的输出光束，进一步包括转化元件，其把所述经处理的输出光束部分在远处的投射目标上转化成所述具有一定形状的照明目标的放大图象；和
所述最小光引擎包括：
后向反射器系统；
主反射器系统，其限定系统轴的第一和第二焦点F1和F2；和
气体放电灯系统，其包括：气密、半透明的罩，该罩包围着可激活的气体；和用于产生和激活至少一个所述气体的沿空间延伸的半透明区域的装置，从而产生发射光源S，该光源S发射穿过所述罩从所述灯系统发射的电磁能，所述光源S的最长尺寸限定了光源轴；
所述光源轴在本质上垂直于所述系统轴，所述光源S的位置接近于所述焦点F1；
所述后向反射器系统具有一个出口，并且包括至少一个主要的凹式后向反射器，该后向反射器收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回接近于所述光源S的所述灯系统，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，和所述光源S相比，所述光源Sr发射至本质上减小的实体角度空间，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；
所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述反射的能量的主要部分大致对称地聚集在邻近所述焦点F2的所述罩的周围，从而产生了第二发射光源S′，所述第二发射光源S′垂直于所述系统轴并且接近于所述焦点F2具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′)；
其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述出口的曲率和范围都可以选择，所述空间非对称的强度分布SI(x，y；S′)的最长尺寸本质上平行于光源轴，对所述强度分布SI(x，y；S′)是准图象放大，从而形成了投射光引擎。
17.如权利要求16所述的光引擎，其中，所述灯系统包括从下列灯集合中选择的一种灯，该灯集合包括：交流气体放电电弧灯、直流气体放电电弧灯、单罩灯、双罩灯、无电极微波供能侧壁稳定灯；所述气体从下列集合中选择，该集合包括：Hg、Hg2、Xe、Ar、Kr、金属卤化物盐蒸汽和含周期表卤素元素的分子；所述主要反射器系统从包括椭球形和非球面形的反射器集合中选择；所述后向反射器系统的元件从下列集合中选择，该集合包括球面形、喇叭口形、椭球形和非球面形的反射器；所述主要反射器系统的准图象放大值在1.5和5之间；具有一定形状的照明目标从下列集合中选择，该集合包括：可反射光阀、可发射光阀、液晶显示装置、DMD光阀、TMA光阀、幻灯片、胶片投射仪的单一框架、可反射图象和半透明图象；耦合光学元件从下列集合中的光学元件选择，该集合包括：对称光束转化器、非对称光束转化器、图象面积/角度转化器、非图象面积/角度转化器、非面积重整光导、和面积重整光导。
18.一种光引擎，其包括：
最小光引擎，用于收集从气体放电灯发射的电磁能和用于聚集一部分所述聚集的能量，该气体放电灯具有电磁能量发射光源S，从而形成了相应的空间和角度重整的第二发射光源S′；
光导，其具有至少一个输入口和至少一个输出口，所述至少一个输入口收集从第二发射光源S′发射的电磁能，把一部分收集到的能量输送至所述光导的所述至少一个输出口；和
所述最小光引擎包括：
后向反射器系统；
主反射器系统，其限定系统轴的第一和第二焦点F1和F2；和
气体放电灯系统，其包括：气密、半透明的罩，该罩包围着可激活的气体；和用于产生和激活至少一个所述气体的沿空间延伸的半透明区域的装置，从而产生发射光源S，该光源S发射穿过所述罩从所述灯系统发射的电磁能，所述光源S的最长尺寸限定了光源轴；
所述光源轴在本质上垂直于所述系统轴，所述光源S的位置接近于所述焦点F1；
所述后向反射器系统具有一个出口，并且包括至少一个主要的凹式后向反射器，该后向反射器收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回接近于所述光源S的所述灯系统，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，和所述光源S相比，所述光源Sr发射至本质上减小的实体角度空间，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；
所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述反射的能量的主要部分大致对称地聚集在邻近所述焦点F2的所述罩的周围，从而产生了第二发射光源S′，所述第二发射光源S′垂直于所述系统轴并且接近于所述焦点F2具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′)；
其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述出口的曲率和范围都可以选择，所述空间非对称的强度分布SI(x，y；S′)的最长尺寸本质上平行于光源轴，对所述强度分布SI(x，y；Sr)是准图象放大，从而形成了光导光引擎。
19.如权利要求18所述的光引擎，其中，所述灯系统包括从下列灯集合中选择的一种灯，该灯集合包括：交流气体放电电弧灯、直流气体放电电弧灯、单罩灯、双罩灯、无电极微波供能侧壁稳定灯；所述气体从下列集合中选择，该集合包括：Hg、Hg2、Xe、Ar、Kr、金属卤化物盐蒸汽和含周期表卤素元素的分子；所述主要反射器系统从包括椭球形和非球面形的反射器集合中选择；所述后向反射器系统的元件从下列集合中选择，该集合包括球面形、喇叭口形、椭球形和非球面形的反射器；所述主要反射器系统的准图象放大值在1.5和5之间；所述光导从下列集合中选择，该集合包括：空心可反射管、实心总体内反射杆、充满液体的实心总体内反射杆、单一光纤维、纤维光束、具有相同输入和输出横截面形状和面积的光导、具有不同输入和输出横截面形状的光导、具有不同输入和输出横截面面积的光导、一维锥形光导、二维锥形光导、具有不同水平和垂直锥角的二维锥形光导、包括第一一维锥形部分和具有恒定横截面形状和面积的连续直线部分的二阶光导、包括二维锥形输入部分和具有恒定横截面形状和面积的连续直线部分的二阶锥形光导、具有弯曲输入表面的光导、具有弯曲输出表面的光导、具有平输出横截面在相对于主光导传播轴非垂直角度处抛光的光导、由至少一个元件组装成的空心光导、和在所述光导的所述输入口和所述MLE的所述输出口之间具有辅助光学元件的光导。
20.如权利要求19所述的光引擎，其中，所述最小光引擎发射非对称角度相关的输出光束，该输出光束垂直于所述光源轴具有较宽的角度扩散，平行于所述光源轴具有较窄的角度扩散；所述光导是变形光束转换器，从所述最小光引擎的所述空间和角度非对称的输出光束收集电磁能量；所述至少一个输出口对另外的光学系统进行照明，该输出口具有角度相关的接收函数；所述光导在所述最小光引擎的所述空间和角度非对称的输出光束和所述另外的光学系统的所述角度相关的接收函数之间本质上提供非图象、域有效、面积和角度光束重整函数。
21.一种光导光引擎，其包括：
最小光引擎，用于从具有发射灯丝光源S的灯丝灯收集电磁能，和用于聚集一部分所述的能量，以形成至少一个相应的空间和角度重整的第i第二发射光源S′i；
光导，其具有至少一个输入口和输出口，所述光导以至少一个输入口收集从所述至少一个第i第二发射光源S′i发射的电磁能，把所述收集到的能量的主要部分输送至至少一个输出口；和
所述最小光引擎包括：
后向反射器系统；
所述主要的反射器系统具有第一焦点F1和至少一个第二第i焦点F2，i，第i焦点F2，i限定了第i系统轴；
灯丝灯包括半透明的罩，该罩包围着钨丝，包括对灯丝加热的元件，从而产生发射光源S，该光源S具有几何光源中心C，该光源中心C穿过所述罩从所述灯丝灯发射电磁能，所述灯丝的最长方向限定了光源轴，垂直于所述光源轴的最宽尺寸限定了宽度W和最宽的宽度轴线；
所述光源轴对准垂直于所述第i系统轴，所述第一焦点F1和所述光源中心C之间的最短距离D大致由下式限定，即D≤2W；
所述后向反射器系统具有至少一个第i出口，并且包括至少一个凹式后向反射器，该后向反射器系统收集和把一部分从所述光源S发射出的能量后向反射回所述灯丝灯和邻近于光源S，所述光源S和所述后向反射器系统的组合因此而产生了有效的后向反射发射光源Sr，所述光源Sr在垂直于所述系统轴并且包含所述光源轴的平面内具有相应的空间相关的发射强度分布SI(x，y；Sr)；
所述主反射器系统包括至少一个凹式反射器，所述主反射器系统收集和反射一部分从所述光源Sr发射的能量，并且把所述收集到的电磁能量的本质部分集中在邻近所述至少一个第二焦点F2，i的所述罩的周围，从而产生了至少一个第二发射光源S′i，该第二发射光源S′i垂直于所述第i系统轴并且接近于所述第i第二焦点F2，i具有相应的空间相关的强度分布SI(x，y；S′i)；
其中，所述主反射器系统和所述后向反射器系统以及所述至少一个第i出口的曲率和范围都可以选择，以产生至少一个第二发射光源S′i，所述第二发射光源S′i沿相应的最小域表面具有强度分布SI(x，y；S′i)，该强度分布SI(x，y；S′i)是所述光源S的强度分布SI(x，y；S)的准图象放大；
从而形成了灯丝光导光引擎。
22.如权利要求21所述的光引擎，其中，所述至少一个第二发射光源S′i的最小域表面是弯曲的；所述最宽的宽度轴线垂直于所述第i系统轴。
23.如权利要求21所述的光引擎，其中，所述光导从下列集合中选择，该集合包括：变形光束转换器、域有效地匹配的变形光束转换器、对称光导、面积重整光导、和面积和角度重整光导；所述光导的至少一个输入口包括从下列集合中选择，该集合包括：平面输入面积、弯曲输入面积、垂直输入面积、倾斜输入面积、阶段趋进弯曲输入面积、辅助的局部光束再定向和光滑的光学元件输入面积；所述主要反射器系统的准图象放大值在1.5和5之间。
24.如权利要求22所述的光引擎，其中，所述主反射器系统的曲率这样选择，把所述最小域表面的曲率弯曲至预定的曲率。
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Families Citing this family (225)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7028899B2 (en) * 1999-06-07 2006-04-18 Metrologic Instruments, Inc. Method of speckle-noise pattern reduction and apparatus therefore based on reducing the temporal-coherence of the planar laser illumination beam before it illuminates the target object by applying temporal phase modulation techniques during the transmission of the plib towards the target
US6220730B1 (en) * 1998-07-01 2001-04-24 Light & Sound Design, Ltd. Illumination obscurement device
WO2001023941A1 (en) * 1999-09-29 2001-04-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Image projection system
US6419365B1 (en) * 2000-04-21 2002-07-16 Infocus Corporation Asymmetrical tunnel for spatially integrating light
US6517210B2 (en) * 2000-04-21 2003-02-11 Infocus Corporation Shortened asymmetrical tunnel for spatially integrating light
US6474818B1 (en) * 2000-07-28 2002-11-05 Infocus Corporation Mirror and aperture based color phase detector for use in a multimedia projection system
JP3439435B2 (ja) * 2000-08-10 2003-08-25 エヌイーシーマイクロ波管株式会社 光源装置、照明装置および投写型表示装置
TW505819B (en) * 2000-12-15 2002-10-11 Fusion Lighting Inc Projection system utilizing asymmetric etendue
EP1368681A4 (en) * 2001-02-21 2005-08-03 Wavien Inc FILAMENT LAMPS LIGHTING SYSTEM
US6771870B2 (en) * 2001-03-20 2004-08-03 Eele Laboratories Components and methods for manufacturing hollow integrators and angle converters
JP2002291697A (ja) * 2001-03-30 2002-10-08 Fuji Photo Optical Co Ltd 交流点灯光源を備えた電子内視鏡装置
US6688747B2 (en) * 2001-06-08 2004-02-10 Infocus Corporation Achieving color balance in image projection systems by injecting compensating light
US6698892B2 (en) * 2001-06-08 2004-03-02 Infocus Corporation Achieving color balance in image projection systems by injecting compensating light in a controlled amount
US6988806B2 (en) * 2001-06-08 2006-01-24 Infocus Corporation Instant-on projector
US7567384B2 (en) * 2001-06-08 2009-07-28 Infocus Corporation Method and apparatus for combining light paths of like-colored light sources
US6578970B2 (en) * 2001-09-19 2003-06-17 Advanced Radiation Corporation Point-like lamp with anode chimney
US6781318B2 (en) * 2002-04-11 2004-08-24 Osram Sylvania Inc. Par lamp with reduced lamp seal temperature
KR100839285B1 (ko) * 2002-04-23 2008-06-17 엘지전자 주식회사 컬러드럼을 이용한 투사장치
US20030218726A1 (en) * 2002-05-23 2003-11-27 Huibers Andrew G. Light recapture projection system
US6886941B2 (en) * 2002-06-04 2005-05-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Compact light engine with light guides for projection display system
US20040008515A1 (en) * 2002-06-11 2004-01-15 Applied Precision Fluorescence illumination optimization for three-dimensional microscopy
TWI230269B (en) * 2002-08-30 2005-04-01 Seiko Epson Corp Illuminating device, projector, and method of assembling illuminating device
US6896381B2 (en) * 2002-10-11 2005-05-24 Light Prescriptions Innovators, Llc Compact folded-optics illumination lens
US6917738B2 (en) * 2002-12-16 2005-07-12 Karl Storz Endovision Optical fiber system with sealed fiber bundle
US6986591B2 (en) * 2002-12-20 2006-01-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Non-imaging photon concentrator
JP4086664B2 (ja) * 2003-01-07 2008-05-14 三菱電機株式会社 照明光学系構造及び投写型表示装置
TWI234686B (en) * 2003-01-30 2005-06-21 Delta Electronics Inc Illumination system for a projector
US7377671B2 (en) * 2003-02-04 2008-05-27 Light Prescriptions Innovators, Llc Etendue-squeezing illumination optics
US20100277922A1 (en) * 2003-03-21 2010-11-04 Randal Walton Lighting apparatus
US7178944B2 (en) * 2003-03-21 2007-02-20 Walton Randal D Lighting apparatus
US20100246188A1 (en) * 2003-03-21 2010-09-30 Randal Walton lighting apparatus
US20100320930A1 (en) * 2003-03-21 2010-12-23 Randal Walton lighting apparatus
US7390106B2 (en) * 2003-03-21 2008-06-24 Walton Randal D Lighting apparatus
US20110012529A1 (en) * 2003-03-21 2011-01-20 Randal Walton lighting apparatus
US20100181892A1 (en) * 2003-03-21 2010-07-22 Randal Walton Lighting apparatus
US8469541B2 (en) * 2003-03-21 2013-06-25 Randal D. Walton Lighting apparatus
US7748871B2 (en) * 2003-03-21 2010-07-06 Walton Randal D Lighting apparatus
US8721127B2 (en) * 2003-03-21 2014-05-13 Randal D. Walton Lighting apparatus with reflector rotatably coupled to an adapter
CN1802533B (zh) * 2003-05-05 2010-11-24 吉尔科有限公司 基于led的灯泡
US8075147B2 (en) * 2003-05-13 2011-12-13 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical device for LED-based lamp
US7329029B2 (en) * 2003-05-13 2008-02-12 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical device for LED-based lamp
WO2004104925A2 (en) * 2003-05-21 2004-12-02 Light Prescription Innovators, Llc Method and apparatus for use in injecting light into an optical system
KR20060015628A (ko) * 2003-05-30 2006-02-17 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 컬러 조사를 스크롤하기 위한 소형의 효율적인 광 수집옵틱스
US20040254619A1 (en) * 2003-06-16 2004-12-16 Daniel Feuermann Apparatus and method for photothermal and photochemical medical treatments with incoherent light
US7460985B2 (en) * 2003-07-28 2008-12-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Three-dimensional simultaneous multiple-surface method and free-form illumination-optics designed therefrom
US7159990B2 (en) * 2003-08-18 2007-01-09 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing reflective mirror, illumination device, and projector
US6953252B2 (en) * 2003-08-28 2005-10-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Projector having a plurality of retro-reflectors
KR20050025538A (ko) * 2003-09-08 2005-03-14 삼성전자주식회사 조명장치
US20050099813A1 (en) * 2003-09-09 2005-05-12 Seiko Epson Corporation Reflector, auxiliary mirror, light source device and projector
US20050135109A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Guide Corporation, A Delaware Corporation Light blade
WO2005074299A1 (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Color splitting for producing differing width bands for a scrolling display projector
US7488096B2 (en) * 2004-01-30 2009-02-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Integral reflector and heat sink
US20050168996A1 (en) * 2004-01-30 2005-08-04 Koegler John M.Iii Integral reflector and heat sink
US20050219845A1 (en) * 2004-02-09 2005-10-06 Gregory Cutler Illumination system with improved optical efficiency
US20050231958A1 (en) * 2004-02-09 2005-10-20 Gregory Cutler Illumination system with improved optical efficiency
JP3877731B2 (ja) * 2004-02-23 2007-02-07 シャープ株式会社 密閉型光源装置とこれを用いた映像表示装置
WO2005089293A2 (en) * 2004-03-15 2005-09-29 Color Kinetics Incorporated Methods and systems for providing lighting systems
US7025464B2 (en) * 2004-03-30 2006-04-11 Goldeneye, Inc. Projection display systems utilizing light emitting diodes and light recycling
US20070053190A1 (en) * 2004-05-17 2007-03-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Compact efficient light collection optics for scrolling color illumination
US7306342B2 (en) 2004-06-14 2007-12-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Notch-filter reflector
US7048385B2 (en) * 2004-06-16 2006-05-23 Goldeneye, Inc. Projection display systems utilizing color scrolling and light emitting diodes
JP2006003233A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Otsuka Denshi Co Ltd 光学セル測定装置
US7023619B2 (en) 2004-06-17 2006-04-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Digital projection system optical reflector having facets
US20050286263A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Champion David A Plasma lamp with light-transmissive waveguide
US7646029B2 (en) * 2004-07-08 2010-01-12 Philips Solid-State Lighting Solutions, Inc. LED package methods and systems
US20060018125A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-26 Miller Jack V High-efficiency fiber optic lighting system
JP2006049231A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Koito Mfg Co Ltd 車両用標識灯
US7178948B2 (en) * 2004-08-17 2007-02-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Light collection system
US20060082888A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Andrew Huibers Optically reconfigurable light integrator in display systems using spatial light modulators
BRPI0517912A (pt) * 2004-11-02 2008-10-21 Optronics Aps dispositivo de iluminação e uso de um dispositivo de iluminação
US20060152686A1 (en) * 2004-12-09 2006-07-13 Serdar Yeralan Short arc lamp light engine for video projection
US7434946B2 (en) * 2005-06-17 2008-10-14 Texas Instruments Incorporated Illumination system with integrated heat dissipation device for use in display systems employing spatial light modulators
WO2007005456A2 (en) * 2005-06-30 2007-01-11 University Of Rochester Illumination system with a condensing sphere
EP1920285A4 (en) * 2005-07-28 2010-11-03 Light Prescriptions Innovators OPEN-FREE LENTICULAR OPTICAL ELEMENTS AND THEIR APPLICATION TO CAPACITORS AND PROJECTORS
US8631787B2 (en) * 2005-07-28 2014-01-21 Light Prescriptions Innovators, Llc Multi-junction solar cells with a homogenizer system and coupled non-imaging light concentrator
JP2009503793A (ja) * 2005-07-28 2009-01-29 ライト プレスクリプションズ イノベーターズ エルエルシー バックライトおよびフロントライト用のエテンデュ保存型照明光学部品
WO2007041458A2 (en) * 2005-10-03 2007-04-12 The Salk Institute For Biological Studies Maximal-aperture reflecting objective
WO2007040540A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-12 Goldeneye, Inc. Light emitting diode projection display systems
TWI300153B (en) * 2005-12-23 2008-08-21 Innolux Display Corp Led, scanning backlight and liquid crystal display
KR20080106402A (ko) 2006-01-05 2008-12-05 일루미텍스, 인크. Ｌｅｄ로부터 광을 유도하기 위한 개별 광학 디바이스
US20070273798A1 (en) * 2006-05-26 2007-11-29 Silverstein Barry D High efficiency digital cinema projection system with increased etendue
WO2008008994A2 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 Light Prescriptions Innovators, Llc Brightness-enhancing film
EP2057409A2 (en) * 2006-08-10 2009-05-13 Light Prescriptions Innovators, LLC. Led light recycling for luminance enhancement and angular narrowing
WO2008022065A2 (en) * 2006-08-11 2008-02-21 Light Prescriptions Innovators, Llc Led luminance-enhancement and color-mixing by rotationally multiplexed beam-combining
US9661287B2 (en) 2006-08-19 2017-05-23 David J. Baker Wave based light beam delivery system
US9001028B2 (en) * 2006-08-19 2015-04-07 David James Baker Projector pen
US20090275157A1 (en) * 2006-10-02 2009-11-05 Illumitex, Inc. Optical device shaping
US20090275266A1 (en) * 2006-10-02 2009-11-05 Illumitex, Inc. Optical device polishing
EP2070123A2 (en) * 2006-10-02 2009-06-17 Illumitex, Inc. Led system and method
US20080100192A1 (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Mang Ou-Yang Light Source Device With Replaceable Filament
US7942556B2 (en) * 2007-06-18 2011-05-17 Xicato, Inc. Solid state illumination device
US20090002998A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Christie Digital Systems Canada, Inc. Reflective iris
JP2011507051A (ja) * 2007-12-18 2011-03-03 ライト プレスクリプションズ イノベーターズ エルエルシー 自由形状の集光器
US7712924B2 (en) * 2007-12-26 2010-05-11 Christie Digital Systems Usa, Inc. Optical device for adjusting the F-number of an elliptical lamp
US8011810B2 (en) 2007-12-26 2011-09-06 Christie Digital Systems Usa, Inc. Light integrator for more than one lamp
JP5287151B2 (ja) * 2008-01-30 2013-09-11 セイコーエプソン株式会社 リフレクタ、光源装置及びプロジェクタ
EP2240968A1 (en) * 2008-02-08 2010-10-20 Illumitex, Inc. System and method for emitter layer shaping
CN102016402A (zh) * 2008-02-21 2011-04-13 光处方革新有限公司 球形发射远距离磷光体
US20090284983A1 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 Bart Levine Intrinsically-safe system for mineshaft illumination
US8757812B2 (en) * 2008-05-19 2014-06-24 University of Washington UW TechTransfer—Invention Licensing Scanning laser projection display devices and methods for projecting one or more images onto a surface with a light-scanning optical fiber
KR20100003321A (ko) * 2008-06-24 2010-01-08 삼성전자주식회사 발광 소자, 이를 포함하는 발광 장치, 상기 발광 소자 및발광 장치의 제조 방법
US8256931B2 (en) * 2008-07-24 2012-09-04 Seward George H Achromatic homogenizer and collimator for LEDs
KR101543467B1 (ko) * 2008-11-13 2015-08-10 엘지전자 주식회사 프로젝션 시스템
TW201034256A (en) * 2008-12-11 2010-09-16 Illumitex Inc Systems and methods for packaging light-emitting diode devices
JP2010205577A (ja) * 2009-03-04 2010-09-16 Ushio Inc 光源装置を点灯する方法
JP5307629B2 (ja) * 2009-05-22 2013-10-02 オリンパス株式会社 走査型顕微鏡装置
WO2010140136A1 (en) * 2009-06-05 2010-12-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting device with built-in rf antenna
US8449128B2 (en) * 2009-08-20 2013-05-28 Illumitex, Inc. System and method for a lens and phosphor layer
US8585253B2 (en) 2009-08-20 2013-11-19 Illumitex, Inc. System and method for color mixing lens array
US9157581B2 (en) 2009-10-05 2015-10-13 Lighting Science Group Corporation Low profile luminaire with light guide and associated systems and methods
US9581756B2 (en) 2009-10-05 2017-02-28 Lighting Science Group Corporation Light guide for low profile luminaire
US8929697B1 (en) * 2010-04-09 2015-01-06 Perceptive Pixel Inc. Light injection system
TWI414875B (zh) * 2010-05-14 2013-11-11 Young Optics Inc 投影機光學引擎
JP5271965B2 (ja) * 2010-05-21 2013-08-21 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ オブジェクト配信範囲設定装置及びオブジェクト配信範囲設定方法
US9159521B1 (en) * 2010-06-04 2015-10-13 Cooper Technologies Company LED area lighting optical system
US8686641B2 (en) 2011-12-05 2014-04-01 Biological Illumination, Llc Tunable LED lamp for producing biologically-adjusted light
US9681522B2 (en) 2012-05-06 2017-06-13 Lighting Science Group Corporation Adaptive light system and associated methods
US9532423B2 (en) 2010-07-23 2016-12-27 Lighting Science Group Corporation System and methods for operating a lighting device
US8547391B2 (en) 2011-05-15 2013-10-01 Lighting Science Group Corporation High efficacy lighting signal converter and associated methods
US8465167B2 (en) 2011-09-16 2013-06-18 Lighting Science Group Corporation Color conversion occlusion and associated methods
US9827439B2 (en) 2010-07-23 2017-11-28 Biological Illumination, Llc System for dynamically adjusting circadian rhythm responsive to scheduled events and associated methods
US8760370B2 (en) 2011-05-15 2014-06-24 Lighting Science Group Corporation System for generating non-homogenous light and associated methods
US8743023B2 (en) 2010-07-23 2014-06-03 Biological Illumination, Llc System for generating non-homogenous biologically-adjusted light and associated methods
US8841864B2 (en) 2011-12-05 2014-09-23 Biological Illumination, Llc Tunable LED lamp for producing biologically-adjusted light
US9024536B2 (en) 2011-12-05 2015-05-05 Biological Illumination, Llc Tunable LED lamp for producing biologically-adjusted light and associated methods
EP2598791A4 (en) * 2010-07-30 2017-11-29 KLA-Tencor Corporation Ring light illuminator, beam shaper and method for illumination
WO2012015819A2 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Kla-Tencor Corporation Oblique illuminator for inspecting manufactured substrates
JP2012043548A (ja) * 2010-08-13 2012-03-01 Thermo Riko:Kk 高効率赤外線導入加熱装置
BR112013006455A2 (pt) 2010-09-21 2016-07-26 Federal Mogui Ignition Company módulo de luz de led
US8401231B2 (en) 2010-11-09 2013-03-19 Biological Illumination, Llc Sustainable outdoor lighting system for use in environmentally photo-sensitive area
US8384984B2 (en) 2011-03-28 2013-02-26 Lighting Science Group Corporation MEMS wavelength converting lighting device and associated methods
US8608348B2 (en) 2011-05-13 2013-12-17 Lighting Science Group Corporation Sealed electrical device with cooling system and associated methods
US9151482B2 (en) 2011-05-13 2015-10-06 Lighting Science Group Corporation Sealed electrical device with cooling system
US9360202B2 (en) 2011-05-13 2016-06-07 Lighting Science Group Corporation System for actively cooling an LED filament and associated methods
US9185783B2 (en) 2011-05-15 2015-11-10 Lighting Science Group Corporation Wireless pairing system and associated methods
US8901850B2 (en) 2012-05-06 2014-12-02 Lighting Science Group Corporation Adaptive anti-glare light system and associated methods
US9173269B2 (en) 2011-05-15 2015-10-27 Lighting Science Group Corporation Lighting system for accentuating regions of a layer and associated methods
US8754832B2 (en) 2011-05-15 2014-06-17 Lighting Science Group Corporation Lighting system for accenting regions of a layer and associated methods
US9681108B2 (en) 2011-05-15 2017-06-13 Lighting Science Group Corporation Occupancy sensor and associated methods
US8674608B2 (en) 2011-05-15 2014-03-18 Lighting Science Group Corporation Configurable environmental condition sensing luminaire, system and associated methods
US9648284B2 (en) 2011-05-15 2017-05-09 Lighting Science Group Corporation Occupancy sensor and associated methods
US8729832B2 (en) 2011-05-15 2014-05-20 Lighting Science Group Corporation Programmable luminaire system
US8847436B2 (en) 2011-09-12 2014-09-30 Lighting Science Group Corporation System for inductively powering an electrical device and associated methods
US8408725B1 (en) 2011-09-16 2013-04-02 Lighting Science Group Corporation Remote light wavelength conversion device and associated methods
US8492995B2 (en) 2011-10-07 2013-07-23 Environmental Light Technologies Corp. Wavelength sensing lighting system and associated methods
US8515289B2 (en) 2011-11-21 2013-08-20 Environmental Light Technologies Corp. Wavelength sensing lighting system and associated methods for national security application
TWI490625B (zh) * 2011-10-14 2015-07-01 Young Optics Inc 合光模組及投影光學引擎
US8439515B1 (en) 2011-11-28 2013-05-14 Lighting Science Group Corporation Remote lighting device and associated methods
US9289574B2 (en) 2011-12-05 2016-03-22 Biological Illumination, Llc Three-channel tuned LED lamp for producing biologically-adjusted light
US8963450B2 (en) 2011-12-05 2015-02-24 Biological Illumination, Llc Adaptable biologically-adjusted indirect lighting device and associated methods
US9913341B2 (en) 2011-12-05 2018-03-06 Biological Illumination, Llc LED lamp for producing biologically-adjusted light including a cyan LED
US8866414B2 (en) 2011-12-05 2014-10-21 Biological Illumination, Llc Tunable LED lamp for producing biologically-adjusted light
US9220202B2 (en) 2011-12-05 2015-12-29 Biological Illumination, Llc Lighting system to control the circadian rhythm of agricultural products and associated methods
CN103148361A (zh) * 2011-12-06 2013-06-12 欧司朗股份有限公司 照明装置
US20130188382A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Christie Digital Systems Usa, Inc. Asymmetrically tapered integrator rod
US8545034B2 (en) 2012-01-24 2013-10-01 Lighting Science Group Corporation Dual characteristic color conversion enclosure and associated methods
US9052414B2 (en) 2012-02-07 2015-06-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Virtual image device
US9354748B2 (en) 2012-02-13 2016-05-31 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical stylus interaction
US8873227B2 (en) 2012-03-02 2014-10-28 Microsoft Corporation Flexible hinge support layer
US9870066B2 (en) 2012-03-02 2018-01-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Method of manufacturing an input device
US9134807B2 (en) 2012-03-02 2015-09-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Pressure sensitive key normalization
US9075566B2 (en) 2012-03-02 2015-07-07 Microsoft Technoogy Licensing, LLC Flexible hinge spine
US8935774B2 (en) 2012-03-02 2015-01-13 Microsoft Corporation Accessory device authentication
KR101326108B1 (ko) * 2012-03-09 2013-11-06 에이피시스템 주식회사 히터 블럭 및 이를 포함하는 열처리 장치
US9402294B2 (en) 2012-05-08 2016-07-26 Lighting Science Group Corporation Self-calibrating multi-directional security luminaire and associated methods
US9366409B2 (en) 2012-05-06 2016-06-14 Lighting Science Group Corporation Tunable lighting apparatus
US8899775B2 (en) 2013-03-15 2014-12-02 Lighting Science Group Corporation Low-angle thoroughfare surface lighting device
US9006987B2 (en) 2012-05-07 2015-04-14 Lighting Science Group, Inc. Wall-mountable luminaire and associated systems and methods
US8899776B2 (en) 2012-05-07 2014-12-02 Lighting Science Group Corporation Low-angle thoroughfare surface lighting device
US8680457B2 (en) 2012-05-07 2014-03-25 Lighting Science Group Corporation Motion detection system and associated methods having at least one LED of second set of LEDs to vary its voltage
US10031556B2 (en) 2012-06-08 2018-07-24 Microsoft Technology Licensing, Llc User experience adaptation
US9019615B2 (en) 2012-06-12 2015-04-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Wide field-of-view virtual image projector
US9355345B2 (en) 2012-07-23 2016-05-31 Microsoft Technology Licensing, Llc Transparent tags with encoded data
US8964379B2 (en) 2012-08-20 2015-02-24 Microsoft Corporation Switchable magnetic lock
US9127818B2 (en) 2012-10-03 2015-09-08 Lighting Science Group Corporation Elongated LED luminaire and associated methods
US9152173B2 (en) 2012-10-09 2015-10-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Transparent display device
US9174067B2 (en) 2012-10-15 2015-11-03 Biological Illumination, Llc System for treating light treatable conditions and associated methods
US9322516B2 (en) 2012-11-07 2016-04-26 Lighting Science Group Corporation Luminaire having vented optical chamber and associated methods
US9513748B2 (en) 2012-12-13 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Combined display panel circuit
US9638835B2 (en) 2013-03-05 2017-05-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Asymmetric aberration correcting lens
US9303825B2 (en) 2013-03-05 2016-04-05 Lighting Science Group, Corporation High bay luminaire
US9353935B2 (en) 2013-03-11 2016-05-31 Lighting Science Group, Corporation Rotatable lighting device
US9347655B2 (en) 2013-03-11 2016-05-24 Lighting Science Group Corporation Rotatable lighting device
US9459397B2 (en) 2013-03-12 2016-10-04 Lighting Science Group Corporation Edge lit lighting device
US9018854B2 (en) 2013-03-14 2015-04-28 Biological Illumination, Llc Lighting system with reduced physioneural compression and associate methods
US9151453B2 (en) 2013-03-15 2015-10-06 Lighting Science Group Corporation Magnetically-mountable lighting device and associated systems and methods
US20140268731A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Lighting Science Group Corpporation Low bay lighting system and associated methods
US9157618B2 (en) 2013-03-15 2015-10-13 Lighting Science Group Corporation Trough luminaire with magnetic lighting devices and associated systems and methods
US9255670B2 (en) 2013-03-15 2016-02-09 Lighting Science Group Corporation Street lighting device for communicating with observers and associated methods
US9222653B2 (en) 2013-03-15 2015-12-29 Lighting Science Group Corporation Concave low profile luminaire with magnetic lighting devices and associated systems and methods
WO2015051022A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-09 Hive Lighting Inc. Optical system employing a ceramic reflector with an electrode-less bulb
US9429294B2 (en) 2013-11-11 2016-08-30 Lighting Science Group Corporation System for directional control of light and associated methods
US9927568B2 (en) 2013-11-15 2018-03-27 Dolby Laboratories Licensing Corporation Uniformly lit light guides
CN103632167B (zh) * 2013-11-29 2016-10-12 金陵科技学院 类地重力场环境下单目视觉空间识别方法
US10120420B2 (en) 2014-03-21 2018-11-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Lockable display and techniques enabling use of lockable displays
US10186416B2 (en) 2014-05-15 2019-01-22 Excelitas Technologies Corp. Apparatus and a method for operating a variable pressure sealed beam lamp
US9741553B2 (en) * 2014-05-15 2017-08-22 Excelitas Technologies Corp. Elliptical and dual parabolic laser driven sealed beam lamps
WO2015175760A1 (en) 2014-05-15 2015-11-19 Excelitas Technologies Corp. Laser driven sealed beam lamp
US10324733B2 (en) 2014-07-30 2019-06-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Shutdown notifications
AT516442B1 (de) * 2014-11-07 2017-08-15 Zkw Group Gmbh Scheinwerfer für Fahrzeuge mit zumindest einer Laserlichtquelle
WO2016102354A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Improvements in and relating to led illumination in microscopy
DE102015000050A1 (de) * 2015-01-09 2016-07-14 Olympus Winter & Ibe Gmbh Edoskopoptik
JP2016200656A (ja) * 2015-04-08 2016-12-01 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
US9576785B2 (en) * 2015-05-14 2017-02-21 Excelitas Technologies Corp. Electrodeless single CW laser driven xenon lamp
US10008378B2 (en) 2015-05-14 2018-06-26 Excelitas Technologies Corp. Laser driven sealed beam lamp with improved stability
US10057973B2 (en) 2015-05-14 2018-08-21 Excelitas Technologies Corp. Electrodeless single low power CW laser driven plasma lamp
CN105022235B (zh) * 2015-07-15 2017-04-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 具有半波带结构的极紫外光源收集镜的制作方法
WO2017012828A1 (en) * 2015-07-21 2017-01-26 Philips Lighting Holding B.V. A digital image projection device with a fiber laser
US10551019B2 (en) 2015-08-24 2020-02-04 Lumileds Holding B.V. Illumination device for a vehicle headlight
JP6706814B2 (ja) * 2016-03-30 2020-06-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光検出装置および光検出システム
PL3364421T3 (pl) * 2017-02-17 2019-08-30 Rigaku Corporation Rentgenowskie urządzenie optyczne
JP6693908B2 (ja) * 2017-06-09 2020-05-13 オムロン株式会社 光源装置およびこれを備えた測距センサ
US10109473B1 (en) 2018-01-26 2018-10-23 Excelitas Technologies Corp. Mechanically sealed tube for laser sustained plasma lamp and production method for same
JP6987347B2 (ja) * 2018-03-29 2021-12-22 マクセル株式会社 プロジェクタ
US11209144B2 (en) * 2018-07-30 2021-12-28 Texas Instruments Incorporated Low cost projection system
US10554940B1 (en) 2019-03-29 2020-02-04 Razmik Ghazaryan Method and apparatus for a variable-resolution screen
US11284053B2 (en) 2019-03-29 2022-03-22 Razmik Ghazaryan Head-mounted display and projection screen
US10466489B1 (en) 2019-03-29 2019-11-05 Razmik Ghazaryan Methods and apparatus for a variable-resolution screen
CN110388597A (zh) * 2019-07-23 2019-10-29 广东德洛斯照明工业有限公司 一种用于隧道照明的配光装置及照明系统
CN110702626B (zh) * 2019-10-18 2022-12-27 中国科学院微电子研究所 提升棒状光源聚焦功率并减弱杂散光的装置及光声光谱仪
NL2024469B1 (en) 2019-12-16 2021-09-02 Barco Efficient light engine systems
GB2595715B (en) * 2020-06-04 2022-08-17 Plessey Semiconductors Ltd Enhanced colour conversion and collimation of micro-LED devices
CN111580213B (zh) * 2020-06-18 2023-01-31 中国建筑材料科学研究总院有限公司 双直区弯曲形光学纤维锥及其应用
CN111901745B (zh) * 2020-07-13 2021-10-08 华中科技大学 一种基于方向角度测量的WiFi室内定位方法
CN112198668B (zh) * 2020-10-19 2022-04-12 中国人民解放军国防科技大学 光纤激光相干合成产生涡旋光束的光场重构系统及方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1383413A (fr) 1964-02-21 1964-12-24 Dispositif pour éclairer des champs opératoires
US3681164A (en) 1969-04-07 1972-08-01 Noma World Wide Inc High temperature termination for fiber optic bundle
GB1556046A (en) 1975-07-09 1979-11-21 Elliott Bros Optical-fibre cables
JPS5282246A (en) 1975-12-27 1977-07-09 Olympus Optical Co Ltd Light source device
FR2441860A1 (fr) 1978-11-14 1980-06-13 Thomson Csf Epissure entre fibres optiques
JPS5768801A (en) 1980-10-17 1982-04-27 Fuji Photo Optical Co Ltd Linear lighting equipment
DE3247500C2 (de) 1982-12-22 1984-11-29 Schott Glaswerke, 6500 Mainz Temperaturbeständiger faseroptischer Lichtleiter
NL8802517A (nl) 1988-10-13 1990-05-01 Philips Nv Beeldprojektie-inrichting.
DE3835325C1 (zh) 1988-10-17 1989-08-10 Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De
JP2508827B2 (ja) 1988-11-30 1996-06-19 市光工業株式会社 自動車用前照灯
US4913529A (en) 1988-12-27 1990-04-03 North American Philips Corp. Illumination system for an LCD display system
NL8901077A (nl) 1989-04-28 1990-11-16 Koninkl Philips Electronics Nv Optische belichtingsstelsel en projectie-apparaat voorzien van een dergelijk stelsel.
US5022750A (en) 1989-08-11 1991-06-11 Raf Electronics Corp. Active matrix reflective projection system
US5031078A (en) * 1989-08-28 1991-07-09 Vari-Lite, Inc. Additive color mixing system with variable hue and saturation light sources
JPH03118509A (ja) 1989-10-02 1991-05-21 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用光源光学系
US5410370A (en) 1990-12-27 1995-04-25 North American Philips Corporation Single panel color projection video display improved scanning
EP0492721B1 (en) 1990-12-27 1997-03-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Color display device and circuitry for addressing the light valve of said device
US5159485A (en) 1990-12-31 1992-10-27 Texas Instruments Incorporated System and method for uniformity of illumination for tungsten light
US5769844A (en) 1991-06-26 1998-06-23 Ghaffari; Shahriar Conventional light-pumped high power system for medical applications
US5233385A (en) 1991-12-18 1993-08-03 Texas Instruments Incorporated White light enhanced color field sequential projection
US5446639A (en) 1992-04-03 1995-08-29 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Illuminating apparatus
IL106091A (en) 1992-06-22 1997-06-10 Minnesota Mining & Mfg Light source illumination system
US5491765A (en) 1992-12-08 1996-02-13 Olympus Optical Co., Ltd. Light source devices for endoscopes
JP2878944B2 (ja) * 1993-05-19 1999-04-05 三菱電機株式会社 光源装置及び投写型表示装置
US5414600A (en) 1993-07-30 1995-05-09 Cogent Light Technologies, Inc. Condensing and collecting optical system using an ellipsoidal reflector
US5642456A (en) 1993-09-14 1997-06-24 Cogent Light Technologies, Inc. Light intensity attenuator for optical transmission systems
JPH07159897A (ja) 1993-12-07 1995-06-23 Nippondenso Co Ltd 光源装置
US5737472A (en) 1993-12-17 1998-04-07 Audio-Images S.A.R.L. Optical fiber with multiple point lateral illumination
US5448314A (en) 1994-01-07 1995-09-05 Texas Instruments Method and apparatus for sequential color imaging
US5509095A (en) 1994-02-01 1996-04-16 Cogent Light Technologies, Inc. Condensing and collecting optical system with axially displaced concave reflector and optical fiber
US5467146A (en) 1994-03-31 1995-11-14 Texas Instruments Incorporated Illumination control unit for display system with spatial light modulator
US5442414A (en) * 1994-05-10 1995-08-15 U. S. Philips Corporation High contrast illumination system for video projector
US5625738A (en) 1994-06-28 1997-04-29 Corning Incorporated Apparatus for uniformly illuminating a light valve
US5619194A (en) * 1994-08-02 1997-04-08 Belfer; Bruce D. Fiber optic traffic signal light system having a shutter control
US5592188A (en) * 1995-01-04 1997-01-07 Texas Instruments Incorporated Method and system for accentuating intense white display areas in sequential DMD video systems
US5790723A (en) 1995-01-17 1998-08-04 Remote Source Lighting International Multiport illuminator optic design for macro-fibers
US5484318A (en) 1995-03-06 1996-01-16 Mayert; Todd M. Stress reduction kit
FR2732094A1 (fr) 1995-03-22 1996-09-27 Philips Eclairage Generateur de lumiere pour fibres optiques
US5606637A (en) 1995-07-21 1997-02-25 Dolby; Timothy S. Decorative fiber optic light fixture and methods of making same
US5707131A (en) 1996-01-24 1998-01-13 Cogent Light Technologies, Inc. Collections and condensing optical system using cascaded concave reflectors
US5842767A (en) 1997-03-11 1998-12-01 Farlight Corporation Highly efficient illuminator and method of use thereof

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