CN1337011A - 光抽样装置和包括该装置的投影系统 - Google Patents

Abstract

一种光学设备,包括光源,在面对所述光源的一侧具有反射面的反射器,用于接收光,所述反射面中具有小中断,抽样装置位于所述反射器的相反一侧,与该小中断对准,用于提取被所述反射面接收的光的样品。

Description

光抽样装置和包括该装置的投影系统

本发明的技术领域和背景技术

本发明涉及一种光抽样装置，用于产生来自光学装置的光的样品，例如用于进行控制或其它处理。本发明尤其适用于包括多个影像投影仪的影像投影系统，其中由每一个投影仪产生的光样品用于控制影像投影仪，例如用于对颜色成分、光强度等的变化进行补偿。因此以下本发明围绕这种应用进行描述，但是可以理解，本发明也可以用于其它希望提取来自光学装置的光的样品的方面，以用于其它控制或处理。

许多类型的光学装置含有控制光束或其它光源的反射镜。与其它普通的光学元件例如透镜不同，反射镜一般将光限制成只在反射侧。这对具有最小扰动或干涉的光束提供了相对容易的通路。

本发明利用了这一事实的优点来提取反射光束的样品，用于控制或改善设备的功能，或用于其它目的。其它希望提供光束样品的目的的实例包括照明控制、噪音降低、光学寻迹、光学对准和影像形成装置的调控。后者的应用包括照相机、投影仪、扫描器、打印机等。该调控可以是色彩或强度平衡、几何变形的校正等。

本发明尤其用于大型显示系统，以下将详细描述。

基于单个影像发生器的显示系统其能够显示的象素数量是有限的(目前该限制大约是1百万)，其亮度(从1单位影像面积发出的光的量)也是有限的。为了突破这些限制，需要联合几个影像发生器来产生单个影像，例如，通过将多个影像投影仪连同它们的屏幕以边挨着边阵列的方式排布来形成联合显示。但是所得到的影像的质量主要依赖于抑制不连续性的能力，这种不连续性因为在单个影像发生器中的变化(例如颜色、光强度等)而通常在单个影像发生器的边缘变得显著。这些变化最初就存在于单个的影像发生器中，并随着时间会发生改变。

通常，光抽样装置对影像或从光源发出的其它形式的光产生干扰。如果光抽样装置位于光源和屏幕之间的光投影仪内，则这种干扰大部分为阴影的形式；如果光抽样装置位于观察者和屏幕之间，则这种干扰通常为障碍物的形式。

如果当影像被显示或从光源发出的光被进行其它处理时光抽样装置必须移开，那么光抽样过程会变得相当复杂，且成本会增加。

发明目的

本发明的一个目的在于提供一种光抽样装置，它可以以较为方便的方式和较低的成本用于光学装置，例如影像投影仪。

本发明的另一个目的在于提供一种光抽样装置，它与所投射的影像或从光源发出的光的其它常规使用之间具有最小的干涉。

本发明再一个目的在于提供一种带有光抽样装置的光学设备，该光抽样装置提取所需要的光样品并与该光学设备的常规操作之间具有最小的干涉。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供一种光学设备，包括：光源；在面对光源的一侧具有反射面以接收来自光源的光的反射器，该反射面具有小中断；及位于反射器另一侧的抽样装置与小中断对准，用于提取反射面所接收的光的样品。

根据本发明下述的一个优选实施方案，该小中断是一个穿过反射器和反射面的小洞，且该抽样装置是一个光纤，其一端从反射器相反一侧接在小洞内。

在本发明的下述另一优选实施方案中，在反射器的反射面中的小洞是窄缝的形式；且该光抽样装置包括固定在反射器相反一侧的光棱镜。

尤其是，根据该所述优选实施方案的其它特征，该光棱镜包括与反射器相反一侧平行并接触的入口面，该入口面与反射面中的小中断对准，以接收光样品；一个倾斜面用于反射光样品；一个出口面，通过它光样品被透射。该光抽样装置还包括在棱镜相反面的光纤，以及用于将光纤的一端与棱镜的出口面耦合的光学立方体。另外，该光纤沿着反射器的相反面延伸并与其平行。

本发明的实施方案具有许多优点。因此，由于光纤平行于反射器延伸，光抽样装置可以被非常方便和紧凑地安装在影像投影仪上。另外，在反射面中的窄缝能够比光纤的横截面面积小许多，由此使得光抽样装置对所观看的影像产生的干涉最小化。

在所描述的第三优选实施方案中，光抽样装置包括一个其一端固定于反射器相反一侧与中断对准的光纤，该端部以一个角度被切削以和反射器的相反一侧毗邻接触。在该实施方案中，光纤的端部被固定于反射器相反一侧并接收光纤端部的有孔支撑部件所固定。

如前所述，本发明尤其适用于影像投影仪和投影系统，其中光源可以是影像发生器。

因此根据本发明的另一个方面，提供一种影像投影仪，包括用于产生被投影的影像的影像发生器；用于显示影像的屏幕；具有朝向影像发生器的反射面的反射器，用于将所产生的影像反射至屏幕上；反射器的反射面中具有小中断；反射器的与反射面相对的相反一侧包括与小中断对准的光抽样装置，用于提取光样品。

本发明的其它特点和优点从以下的描述中会更加清楚。

附图的简要说明

本发明参考附图仅以示例的方式进行说明。

图1表示根据本发明构成的光抽样装置的一种形式，用于各种类型的光学设备；

图2表示光抽样装置的另一种形式，包括光棱镜和光立方体；

图3表示光抽样装置的再一种形式；

图4表示影像投影仪，包括根据本发明的光抽样装置；及

图5表示影像投影系统，包括多个影像投影仪用于制造联合显示器，其中每一个影像投影仪包括本发明的光抽样装置。

优选实施方案的描述

图1表示根据本发明构成的抽样装置的一种形式，称之为导通式装置。采用图1所示的抽样装置的设备包括朝反射器20照射的光源10。抽样装置30位于反射器背对光源10的一侧，从而不会与光源发出的光和直接射向反射器的光相干涉。

面对光源10的反射器20侧OF具有反射面21，用于反射光源发出的光。反射面21具有小的中断22，抽样装置30与其对准，用于提取在反射面21的接收的光的样品。

在图1所示的实施方案中，在反射面21中的中断22是经反射器20从其反射面22至其具有非反射面24的相对一侧完全贯通的小洞的形式。抽样装置30包括其一端接在小洞22中并经其从反射器的反面24延伸的光纤31。光纤31的端面32以一个角度切削并磨光，以优化来自光源10特定方向的光、优选为准直光的耦合。

图1所示的光抽样装置30还包括带有贯穿其中的孔34的支撑部件33，该孔用于接收光纤31，并用于将该光纤支撑在通过反射器20的孔23中。该光纤支撑部件33通过使用适合的粘合剂被固定在反射器20的反面24。

图2表示另一个布局，其中光抽样装置包括棱镜40，固定于反射镜20的非反射面24。棱镜40包括与反射镜20的非反射面24平行并相接触的入口面41，与反射面中的中断22(形式为缝)对准，以接收来自光源(图1中的10)的光样品。棱镜40还包括倾斜面42用于反射光样品，以及垂直于入口面41的出口面43，穿过该出口面光样品通过棱镜的出口面43处的光立方体45透射至光纤44。

棱镜和光纤的所有前述的光学面都被磨光。光纤44的入口端通过形成贯穿于光立方体45的孔45a被插入，并用合适的粘合剂粘合，从而光纤44的端面44a曝露于通过棱镜透射的光中。如图2所示，光纤44沿着反射器的非反射面24延伸，并与其平行。

因为光方向平行于光纤44的纵轴，接收来自棱镜40的光的光纤端面44a垂直于光纤轴，这允许光纤端面44a被简单磨光。并且由于棱镜40被对着反射器20牢固地放置，而且光纤44平行于反射器20延伸，所以所述的布局允许非常紧凑的结构，占有最小的空间，以提取来自光源(图1的10)的光样品。而且，由于反射器20的反射面21中的窄缝22可以非常小，使得在所观看的影像中光抽样装置的外观被最小化。

图3表示对来自反射器20的光抽样的再一种布局。在这个例子中，光抽样装置的形式为在其一端切削具有固定在反射器20的非反射面24的倾斜面51的支撑部件50。支撑部件50是用接收光纤53的孔52形成的，该光纤53其端面53a的切削角度与光纤支撑50的面51相同。

图4表示图1的光抽样装置用于在投影系统100中光抽样，包括光投影仪121将影像借助于反射器123投影在屏幕122上。如图4所示，光抽样装置130被设置在反射器123的非反射侧，并包括光纤131用于提取来自影像投影仪121的光的样品。

图5表示影像投影系统200，包括多个带有屏幕222的影像投影仪221，其屏幕222边挨边设置，以形成从前面看成为例如借助于大屏幕224的联合显示器。虽然图5只显示了两个这种投影仪，但是可以理解，该投影系统可以根据联合显示器所需的总尺寸包括任何所需要的数目，例如2×2阵列，3×3阵列等。

在图5中，反射器223的反射侧223a面对大屏幕224，而每一个影像投影仪的光抽样装置230被设置在各反射器223的非反射侧223b。在这种情况下，每一个投影仪的光抽样装置是图2所示的棱镜型，用于通过光纤231提取光样品。如上关于图2所述，光纤231沿着每一个投影仪中的反射器的非反射面223b延伸并与其平行，至光计量装置232，它控制影像发生器221的投影仪驱动器234。

可以理解，在反射面中的中断22可以不仅是在反射面中的中断的形式，也可以是足够薄的反射涂层的形式，从而可以在该中断处部分地电透射。

尽管以上已经参考了几个优选实施方案描述了本发明，但是可以理解它们只是用来作为实施例之用，本发明可以有许多其它的变型、改进和应用。

Claims (27)

1.一种光学设备，包括：

光源；

在面对所述光源的一侧具有反射面的反射器，用于接收光，所述反射面中具有小的中断；

抽样装置位于所述反射器的相反一侧，与其中的所述小的中断对准，用于提取被所述反射面接收的光的样品。

2.如权利要求1的设备，其中所述小的中断是贯穿所述反射器和反射面的小洞，所述抽样装置是其一端从反射器的所述相反一侧接在所述小洞中的光纤。

3.如权利要求2的设备，其中所述光纤在所述一端的端面被以一个角度切削并磨光。

4.如权利要求3的设备，其中所述光纤被固定于反射器的所述相反一侧并接收光纤端部的有孔支撑部件支撑在所述洞中。

5.如权利要求1的设备，其中在反射器的反射面的所述小的中断是其中的窄缝的形式。

6.如权利要求5的设备，其中所述光抽样装置包括固定于反射器所述相反一侧的光棱镜。

7.如权利要求6的设备，其中所述光棱镜包括：

与反射器的所述相反一侧平行并接触的入口面，并与反射面中的所述小的中断对准，以接收光样品；

用于反射光样品的倾斜面；

透射所述光样品的出口面。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述光抽样装置还包括在棱镜的所述出口面的光纤。

9.如权利要求8的设备，其中所述光抽样装置还包括用于将所述光纤的一端与棱镜的所述出口面耦合的光学立方体。

10.如权利要求8的设备，其中所述光纤沿着反射器的所述相反一面延伸并与其平行。

11.如权利要求1的设备，其中所述光抽样装置包括其一端固定于反射器的相反一侧并与所述中断对准的光纤，且所述端部以一个角度被切削以和反射器的所述相反一侧毗邻接触。

12.如权利要求11的设备，其中光纤的所述端部由固定于反射器的所述相反一侧并接收光纤端部的有孔支撑部件固定于反射器所述相反一侧。

13.如权利要求1的设备，其中所述光源是影像发生器，它借助于所述反射器将影像投射在屏幕上。

14.一种影像投影仪，包括：

用于产生被投射影像的影像发生器；

用于显示影像的屏幕；

在面对影像发生器的一侧具有反射面的反射器，用于将其所产生的影像反射至所述屏幕上；

所述反射器的反射面中具有小的中断；

反射器背对所述反射面的相反一侧包括光抽样装置，它与所述小的中断对准，用于提取光的样品。

15.如权利要求14的投影仪，其中所述小的中断是贯穿所述反射器和反射面的小洞，且所述抽样装置是其一端接在所述小洞中并从反射器的所述相反一侧延伸的光纤。

16.如权利要求15的投影仪，其中所述光纤的在所述一端的端面以一个角度被切削并被磨光。

17.如权利要求16的投影仪，其中所述光纤被固定于反射器的所述相反一侧并接收光纤端部的有孔支撑部件支撑在所述洞中。

18.如权利要求14的投影仪，其中在反射器的反射面中的所述小的中断在其中为窄缝的形式。

19.如权利要求18的投影仪，其中所述光抽样装置包括固定于反射器所述相反一侧的光棱镜。

20.如权利要求19的投影仪，其中所述光棱镜包括：

与反射器的所述相反一侧平行并接触的入口面，并与反射面中的所述小的中断对准，以接收光样品；

用于反射光样品的倾斜面；

透射所述光样品的出口面。

21.如权利要求20所述的投影仪，其中所述光抽样装置还包括在棱镜的所述出口面的光纤。

22.如权利要求21的投影仪，其中所述光抽样装置还包括用于将所述光纤的一端与棱镜的所述出口面耦合的光学立方体。

23.如权利要求21的投影仪，其中所述光纤沿着反射器的所述相反一面延伸并与其平行。

24.如权利要求14的投影仪，其中所述光抽样装置还包括其一端固定于反射器的相反一侧并与所述中断对准的光纤，且所述端部以一个角度被切削以和反射器的所述相反一侧毗邻接触。

25.如权利要求24的投影仪，其中光纤的所述端部被固定于反射器所述相反一侧并接收光纤端部的有孔支撑部件固定于反射器的所述相反一侧。

26.如权利要求14的投影仪，其中所述光源是影像发生器，它借助于所述反射器将影像投射在屏幕上。

27.一种影像投影系统，包括：

多个如权利要求14的影像投影仪，影像投影仪的屏幕以边挨着边的方式排布以产生联合显示器；

一个控制系统，用于接收来自所述影像投影仪的光抽样装置的所述光样品，并用于根据该光样品控制影像投影仪。

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