TW202101066A - 用於光束的空間和角度均勻化的方法和系統 - Google Patents

Abstract

本發明包括一種成像投影系統，該系統可以將均勻的五個照明投影到調光器上，同時保持點擴展函數較小。可以將傅立葉光學系統插入在兩個均勻化結構之間，使得當光穿過系統時，光輸出在空間和角度空間中都是均勻的。

Description

用於光束的空間和角度均勻化的方法和系統

本發明涉及一種用于光束的空间和/或角度均勻化的方法和/或系統。

在成像投影領域，現有的投影儀通常基於調光器技術，例如各種類型的空間調光器，如光閥(LCD、DLP或LCOS)或微鏡器件(DMD)。整個調製器、諸如光閥盡可能均勻地照明，並在不需要的地方遮光。這樣做的缺點是：(1)對於平均視訊訊號，由於調製器將拋棄圖像不需要的所有光，因此浪費了大量光能。(2)遮光的能力並不完美，並且當圖像應該是黑色的時候，仍然有少量的光洩漏通過到圖像中。這會降低對比度，因為完全黑色圖像的顯示不是全黑的。

目前，期望這樣的顯示器，其包括能夠產生更大的對比度動態範圍的投影顯示器。這意味著更暗的黑色水準和更高的峰值亮度水準，這可以使更多的細節在圖像的黑暗或黑色區域中能夠被區分，並且能夠更充分地表示非常明亮的圖像高光。然而，並不期望平均圖像亮度水準大幅度提高，因為這將主要迫使眼睛適應更高的水準(這可能是痛苦的)，而不會獲得感知的動態範圍方面的益處。

通常，在增加峰值亮度水準時，也會增加黑色或最暗的照明 水準。在典型的圖像中，更多的資訊在這個水準附近編碼，因此以這種方式丟失細節是非常不期望的。替代地，在US 5,978,142中提出了兩個調光器的級聯。儘管這種方法有效地降低黑色漏光，但是由於第一調光器(例如成像光學器件、(反射)鏡等)中的損耗很容易將峰值亮度水準降低50%，因此它將會顯著影響通光效率。

此外，在典型的高動態範圍信號中，峰值亮度水準與平均亮度水準之間的比率變得更大，因此會阻擋更大量的光能。

HDR投影儀的更有效的實現方式可以是其中僅第二調光器是光閥型的，並且其中第一調光器僅在需要的地方分配或控制光。對於相同數量的照明光輸入，這樣的解決方案提供了更暗的黑色水準和更亮的峰值白色水準。WO 2015/054797提出了這樣一種方法，其中第一調光器基於相位調製LCOS器件。

在Hoskinson和Stoeber的論文中描述了一種其中將模擬MEMS器件用作第一調光器的方法：2008年在美國光學學會(Optical Society of America)出版的「使用輔助MEMS反射鏡陣列的高動態範圍圖像投影(High-dynamic range image projection using an auxiliary MEMS mirror array)」。

在光控的投影儀中，在第一調光器的位置處的任何光分佈都可以轉換為在第二調光器處的期望的光分佈。然而，仍然期望光均勻地分佈在第一調光器上。這將分散第一調光器上的熱負載，並最佳地利用器件的解析度和光學擴展量(展度)。

對於具有高斯分佈的圓形光束，第一調光器上的峰值電力照 明負載可以是具有頂帽均勻矩形照明輪廓的峰值電力照明負載的倍數。第1A圖)示出了表示具有高斯分佈的圓形光束的投影的圓，該圓形光束被擬合成均勻的16：9矩形。光束圓僅占矩形的總區域的44%。這可能會使局部溫度遠遠超出器件的正常工作範圍和/或顯著縮短使用壽命。如果圓形光束的光均勻分佈在矩形內，如第1B圖所示)，則將是優選的。

儘管在計算所需的光控時可以校準和考慮不均勻的照明輪廓，但是輪廓的穩定性將是至關重要的。例如，如果將多個離散鐳射源組合以照亮第一調光器，則可能是離散鐳射源之間的溫差或老化效應導致在器件的壽命期間難以預測的改變的照明分佈。。

因此，優選地，來自多個離散鐳射源的光束被適當地混合，使得每個光源對第一調光器上的所有位置的貢獻相等且均勻。另一個優點是，這將使圖像中的鐳射散斑效應最小化，特別是如果對每種原色組合來自稍微不同波長的鐳射。

此外，照明光束的角度擴展會影響性能。在理想情況下，鐳射光束完全准直，使得光束的所有部分都沿同一方向傳播。然後，光學系統可以將光束聚焦到單個焦點上。然而，現實生活中的鐳射源不能提供完美的准直光束，但是它可以在傳播軸或光軸周圍具有一定程度的發散或角度擴展。因此，當試圖聚焦光束時，這種光傳播將作為光軸周圍的模糊的點而可見。這種擴展可以被稱為系統點擴展函數(PSF)。

在光控系統中，焦點可以位於中間圖像平面，例如位於距離第一調光器一段距離處的靜止或移動的擴散器處。由於光束發散，中間圖像平面上的光斑將具有有限的尺寸。然後，在中間圖像處(並且因此在最終圖 像中)的光控束斑的最小尺寸可以是第一調光器位置處的角度擴展和第一調光器與中間圖像平面之間的距離的函數。在典型構造中，第一調光器的照明的角度擴展可以小於+/-0.1°。系統PSF還可以用於計算中間圖像處的真實亮度水準輪廓的校準步驟。對於多個光源，溫度差或老化差可能改變鐳射或光能在角度空間中的分佈方式，從而使點擴展函數中的亮度分佈發生變化。因此，由於校準步驟的穩定性取決於照明光的角度擴展的穩定性，因此，期望最小化諸如溫度和老化之類的特性的差值的影響。

第2圖示出了具有角度擴展21的未完全准直的光或雷射光束20。它被調光器22反射以在位於中間平面24處的移動擴散器23上形成中間圖像。移動擴散器23上的光束斑點具有在理想焦點26(在光軸處)周圍的擴展25。擴展25可以用點擴展函數來描述。第2圖還包括入射光束27、28，上述入射光束27、28具有類似的角度擴展，因此有助於大致相同的PSF。

第3圖示出了如何通過准直(全箭頭)或成像(虛線箭頭)來改變角度和空間光分佈。如果光經由光纖傳送並且來自光纖的光准直到第一調光器上，則由光纖發射的光的角亮度輪廓31確定相位調製器上的空間光分佈32。由光纖發射的光的空間分佈30在相位調製器上轉化為角度光分佈33，並且因此可以直接地與點擴展函數的形狀相關聯。如果將光纖出口處的光成像到相位調製器上，則光的空間均勻性30將確定投射在相位調製器上的光的空間均勻性32。光的角度均勻性31確定了投射在相位調製器上的光的角度均勻性33，從而確定點擴展函數的形狀。

在這兩種情況下，在光纖出口處的光的空間和角度光分佈都是關鍵參數。

當照明角度輪廓平滑時(例如，高斯)，則可以改善成像投影系統的校準。另一方面，如果照明角度輪廓高度不規則，則實際PSF位置與假定PSF位置之間對準的微小差異可以產生實際調光器照明與假定調光器照明之間的大的差異。最後，這會在最終圖像中產生較大的誤差。第4A圖示出了平滑亮度水準輪廓的示例，且第4B圖示出了亮度水準隨角度突變的不規則亮度水準輪廓的示例。這些僅為截面，平滑亮度水準隨角度變化的要求以二維適用。

本發明的目的是提供用於光束的空間和/或角度均勻化的方法和/或系統。

在本發明的一個實施方式中，提供了一種用於提供與光源一起使用的均勻光束的系統。該系統可以包括至少兩個均勻化結構，例如第一均勻化結構和第二均勻化結構或至少第一均勻化結構和第二均勻化結構。任何或所有的均勻化結構可以是例如光纖，每個均勻化結構具有輸入(部)和出口(部)、即每個具有輸入平面和離開平面。該系統還可以包括具有第一焦點和第二焦點的傅立葉光學系統。光源、第一均勻化結構、傅立葉光學系統和第二均勻化結構可以彼此緊接且連續地放置。傅立葉光學系統可以被定位成使得第一均勻化結構的出口(或出口平面)可以與傅立葉光學系統的第一焦點重合，並且第二均勻化結構的輸入部(例如，輸入平面)可以與第二焦點重合。

附加地或替代地，兩個第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個可以包括具有矩形形狀的一截面區域。

附加地或替代地，第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個可以具有一截面區域，並且調光器可以具有圖像區域，並且第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個的一截面區域的寬高比可以與調光器的區域的寬高比相同。調光器可以是空間調光器或光閥，它們中的任何一個可以是透射的或反射的。

附加地或替代地，第一均勻化結構可以彎曲為具有彎曲半徑。附加地或替代地，第一均勻化結構可以在不同的時間點採用不同的彎曲半徑。

附加地或替代地，第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個可以是常規積分器。至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構可以是常規積分器。另外，該系統可以包括擴散器，並且擴散器可以位於光源可以放置的位置與第一均勻化結構之間。

在本發明的另一個實施方式中，提供了一種與光源一起使用並提供均勻光束的方法，該方法利用至少兩個均勻化結構、例如光纖，每個均勻化結構具有輸入部和出口、例如輸入平面和出口平面；以及利用傅立葉光學系統，上述傅立葉光學系統具有第一焦點和第二焦點。該方法可以包括將光源、第一均勻化結構、傅立葉光學系統和第二均勻化結構彼此緊接且連續地放置。還可以包括將傅立葉光學系統定位成使得第一均勻化結構的出口(或出口平面)與傅立葉光學系統的第一焦點重合，並且第二均勻化結構的輸入部(例如，輸入平面)與傅立葉光學系統的第二焦點重合。

附加地或替代地，第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個可以具有一截面區域，並且該方法可以包括將上述區域配置成矩形 形狀。

附加地或替代地，至少第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個可以具有一截面區域，並且調光器可以具有圖像區域，其中，該方法可以包括將至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個的一截面區域的寬高比配置成與調光器的區域的寬高比相同。

附加地或替代地，該方法可以包括以一彎曲半徑的彎曲第一均勻化結構。附加地或替代地，該彎曲半徑可以隨頻率變化(即，沿第一均勻化結構週期性地變化)。

附加地或替代地，該方法可以包括將至少第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個實現為常規積分器。另外，可以存在擴散器，並且該方法可以包括將擴散器放置在光源的位置與第一均勻化結構之間。

在本發明的另一個實施方式中，提供了一種與光源一起使用並用於提供均勻光束的光學元件。該系統可以包括至少兩個均勻化結構、例如光纖，每個均勻化機構具有輸入(部)和出口(部)、例如輸入平面和出口平面。該系統還可以包括具有第一焦點和第二焦點的傅立葉光學系統。並且光源、第一均勻化結構、傅立葉光學系統和第二均勻化結構可以彼此緊接且連續地放置。傅立葉光學系統可以定位成使得第一均勻化結構的出口(例如，出口平面)與傅立葉光學系統的第一焦點重合，並且第二均勻化結構的輸入部(例如，輸入平面)與傅立葉光學系統的第二焦點重合。

附加地或替代地，至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個可以包括具有矩形形狀的一截面區域。

附加地或替代地，至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結 構中的至少一個可以具有一截面區域，並且調光器可以具有圖像區域，至少第一均勻化結構和第二均勻化結構中的至少一個的一截面區域的寬高比可以與調光器的區域的寬高比相同。

附加地或替代地，第一均勻化結構可以以一彎曲半徑彎曲。附加地或替代地，第一均勻化結構可以在不同的時間點採用不同的彎曲半徑。

附加地或替代地，至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構可以是常規積分器。附加地或替代地，光學元件可以包括擴散器，並且擴散器可以放置在光源的位置與第一均勻化結構之間。

在涉及本發明的一個獨立方面的另一組實施方式中，提供了一種與光源一起使用的圖像投影系統，上述圖像投影系統包括調光器和均勻化結構，上述均勻化結構具有細長的形狀，並且適於從光源接收光並將光引導到調光器上，其中，均勻化結構具有矩形結構、例如矩形截面和一個或多個彎曲。

均勻化結構可以包括具有最短邊的一截面區域，並且每個彎曲半徑比該截面區域的最短長度大至少200到1000倍。

均勻化結構可以具有為矩形的一截面區域。

均勻化結構可以包括具有角部的一截面區域，其中，每個角部的形狀以一曲率半徑進行倒圓。

均勻化結構可以具有一截面區域，並且調光器可以具有圖像區域，並且上述均勻化結構的該截面區域的寬高比與上述調光器的圖像區域的寬高比相同。

在另一方面，本發明提供了一種與光源一起使用並在圖像投影系統中擴散光的方法，上述圖像投影系統包括調光器和均勻化結構，上述均勻化結構具有細長的形狀，並且適於從光源接收光並引導光到調光器上，其中，該方法包括在一個或多個位置中彎曲均勻化結構。

均勻化結構可以包括具有最短邊的一截面區域，並且上述方法包括將每個彎曲半徑配置成比該截面區域的最短長度大至少200到1000倍的步驟。

均勻化結構可以具有一截面區域，並且上述方法包括將該截面區域配置成矩形。

均勻化結構可以包括具有角部的一截面區域，上述方法包括將每個角部配置成限定曲率半徑的倒圓的形狀。

均勻化結構可以具有一截面區域，並且調光器可以具有圖像區域，上述方法包括將均勻化結構的該截面區域的寬高比配置成與上述調光器的圖像區域的寬高比相同。

【00134】

1~7:點

20:雷射光束

21:角度擴展

22:調光器

23:移動擴散器

24:中間平面

25:擴展

26:理想焦點

27、28:入射光束

30:空間分佈、空間均勻性

31:角亮度輪廓、角度均勻性

32:空間光分佈、空間均勻性

33:角度光分佈、角度均勻性

50:光源、子光源

51:光軸

52、100:光纖

53:輸入

101、102:角度光分佈

103:點

111~117、121~127:角度光分佈、角度光分佈輪廓

130:系統

131:傅立葉透鏡

132:光源

133:聚焦透鏡

134:靜態擴散器、移動擴散器

135:第一均勻化結構

136:第二均勻化結構、均勻化結構

137:准直透鏡

138:調光器、調製器

139:子光源

142:光源

143:聚焦透鏡

144:靜態擴散器、移動擴散器

145:第一均勻化結構

146:第二均勻化結構

147:成像透鏡

148:調光器

149:子光源

150:矩形光纖的系統

151:第一均勻化結構

152:第二均勻化結構

153:傅立葉透鏡

161~165:空間光分佈、空間分佈

171~175:角度光分佈、入口角度分佈、角度分佈

180:光源

181、184:入口

182、185:出口

183:球透鏡

190:第一均勻化結構

191:第二均勻化結構

第1A圖及第1B圖示出了照明光束的截面；

第2圖示出了具有在光軸周圍的空間擴展和角度擴展的非理想准直的照明光束；

第3圖示出了光束的准直或直接成像如何影響其角度和空間光分佈；

第4A及第4B圖示出了平滑的和不規則的亮度分佈輪廓；

第5圖示出了進入均勻化結構的四個子光源；

第6A圖及第6B圖~第8A圖及第8B圖示出了本發明的包括空間和角度光分佈圖的實施方式；

第9A圖及第9B圖示出了本發明的包括角度光分佈圖的實施方式；

第10圖示出了本發明的包括角度光分佈圖的實施方式；

第11圖示出了本發明的包括空間和角度光分佈圖的實施方式；

第12圖至第14圖示出了本發明的包括兩級均勻化結構系統的實施方式；以及

第15圖示出了本發明的包括用於兩級均勻化結構系統的空間和角度光分佈圖的實施方式。

定義

「點擴展函數」(Point Spread Function；PSF)描述了由於光束發散而在光束表面上的焦點周圍的光的擴展或模糊。PSF的空間分佈可以描述光在物理表面上擴展的區域。角度光分佈可以描述光束衝擊(照射)在物理表面上的不同角度。

「光纖」可以是由透明材料、諸如玻璃、二氧化矽或塑膠製成的柔性纖維。光纖直徑通常在亞毫米範圍內。

「光學擴散器」或「擴散器」可以是能夠在任意方向上散射光的光學部件。

「調光器」可以是能夠調製衝擊(照射)於其上的光束的光學部件。一種調光器可以被稱為「幅度調製器」，其可以調製入射光的幅度。這可以通過諸如液晶顯示(LCD)、數位光處理(DLP)或矽基液晶(LCoS)、 數位微鏡器件(DMD)或任何其他可以引入光束的可控幅度變化的技術來實現。另一種調光器可以被稱為「相位調製器」，其可以調製入射光的相位。這可以通過諸如LCoS、微機電系統(MEMS)之類的技術，或者可以引入光束的可控相移的任何其他技術來實現。

「均勻化結構」是能夠對光束進行均勻化的光學部件。它通常是細長的，並且具有入口或輸入和出口或輸出。當光束被插入或輸入到均勻化結構中時，它在均勻化結構的內壁上反射。均勻化結構的反射特性取決於其幾何形狀和製成材料。例如，由熔融石英或玻璃製成的積分棒通常具有正方形或圓形截面。替代地，它可以是具有高折射率芯的光纖，其矩形、正方形或六邊形截面被低折射率包殼材料包圍。

「均勻」：對於空間光分佈，如果在每個位置上亮度水準都優於光束截面上的平均亮度水準的70%、優選地優於80%，則可以說亮度水準是均勻的。

對於角度光分佈，從該範圍內的不同角度觀察到的亮度是均勻的，如果它是恒定的或平滑的(單調的，沒有局部最大值)。例如，這可以是高斯分佈，或是頂帽分佈，具有在最邊緣附近的斜升和斜降。分佈的中間的波紋優選小於5%，或更優選小於2%。

「傅立葉轉換光學系統」是能夠根據傅立葉轉換對光束進行變換的光學部件的系統。例如，如果在傅立葉系統中輸入線性空間中的光分佈，則輸出可以描述例如頻域或角度空間中的類似的光分佈。

將參考具體實施方式並參考某些圖式來描述本發明，但是本 發明不限於此而是僅由權利要求限制。所描述的圖式僅是示意性的而非限制性的。在圖式中，為了說明的目的，一些元件的尺寸可能被誇大並且未按比例繪製。當在本說明書和申請專利中使用術語「包括」時，它並不排除其它元件或步驟。此外，說明書和申請專利中的術語「第一」、「第二」、「第三」等用於在相似的元件之間進行區分，而並不一定用於描述一個序列或時間順序。應當理解，如此使用的術語在適當的情況下是可互換的，並且本文描述的本發明的各實施方式能夠以不同于本文中描述或說明的其它順序操作。

根據本發明的實施方式，光控系統可以具有用提供均勻矩形光斑且具有平滑角度光分佈的光束照明的第一調光器。在光源包括多個離散鐳射源的情況下，這些光源優選適當地混合。在理想情況下，每個光源對第一調光器上的每個位置均勻地起作用，並且它對整個角度範圍均勻地起作用。這樣，系統可以變得對單個光源的光功率降低(或故障)不太敏感。另外，如果疊加具有多個波長的光束，則可以借助波長分集來減少散斑圖案。

照明的空間分佈可以確定光能如何分佈在圖像中不同的高光區域上。如果該空間照明輪廓發生變化，則不同高光上的光分佈將波動、例如一些高光區域將變得更亮，而其他區域則變得更暗。可以對光控束(光轉向束)使用相位演算法，以降低對不均勻和/或變化的輸入照明光束的靈敏度，上述相位演算法可以包括從不同位置混合光。如果每個高光區域從面板上的每個位置獲得光，則可以在很大程度上消除相位面板的照明的不均勻性。然而，更高效的相位演算法(參見WO 2015/184549)試圖最小化轉 向角並且例如將優選地將光從相位面板的右上角朝向中間圖像的右上角中的高光發送。為了能夠使用這些更高效的演算法，重要的是要保證相位面板上均勻且穩定的照明。

如第3圖所示，角度光分佈確定由中間圖像上的點擴展函數描述的照明光的形狀(其等於最小聚焦高光的形狀)。如果角度光分佈輪廓改變，則點擴展函數內的照明光分佈也會改變。這可能導致高頻亮度水準的變化，從而導致RGB全色系統中的顏色變化。

優選在空間域和角度域兩者中向第一調光器傳送穩定的光輪廓的照明光的適當均勻化。理想的是，均勻化結構提供這種均勻性，而與光在其入口處的特性無關。如果在其入口處耦合多個鐳射源，則每個鐳射源將優選地對相位調製器處的每個位置和每個角度貢獻相等，從而消除溫差和老化效應，並將鐳射散斑最小化。

WO 2012/139634已公開了改善單個鐳射源陣列的空間和角度均勻性的方法，其公開了包括兩個積分器級的系統。兩個積分器級可以分別有擴散器在前，並且第一積分器級的輸出可以成像到在第二積分器級的前方的擴散器上。

對於光控投影系統，期望將點擴展函數保持得小，因為這使得可以解決(表達)圖像中的小高光特徵。因此，入射到第一調光器上的照明光束的角度擴展優選地保持較小。但是，常規的均勻化結構、諸如實心棒積分器或空心光管，只有當光束具有足夠的角度擴展和/或積分器或管很長時，才能適當地混合入射光束。因此，常規的棒積分器或光管可能不適用於光控投影系統。

但是，如果截面足夠小，則可以使用具有常規長度的積分棒來獲得可行的角度擴展。例如，它可以比第一調光器的尺寸小約100倍。然後，在第一調光器處的+/-0.1°的擴展角可以在勻光杆(積分器杆)處轉換為+/-10°的擴展角，這可以足以在有限的長度上提供良好的積分。例如，該長度可以是勻光杆高度的50-100倍。假設第一調光器的高度約為1cm，則勻光杆的高度為100μm(最小長度可以為5到10mm)。

具有上述小截面的勻光杆可以使用例如具有矩形、正方形或六邊形截面的熔融石英芯的光纖來實現。例如，萊尼公司(Leoni)提供多模專用光纖(https：//www.leoni-fiber-optics.com/en/products-and-services/fibers/multimode-special-optical-fibers/)。可以產生自訂的(客戶定制的)截面。

這些光纖在其輸出端處傳遞頂帽強度分佈。輸出可以成像到第一調光器上，並且可以實現第一調光器上均勻的亮度水準分佈(如果光纖具有與調製器相同的形狀)。

理想矩形光纖(即具有矩形截面的光纖)將在水準和垂直方向上反映其輸入處的角度光分佈，但不會發生角度均勻化。如果從不同角度在輸入處耦合多個光源，則輸出圖像可能包括離散光源之間的角度間隙。

實施方式一，光纖。

第5圖示出了一個光源，該光源包括從四個不同的角度(例如，相對於法線或光軸51呈三度)在與本發明的實施方式一起使用的光纖52的入口處耦合的四個子光源50。子光源光束在輸入(平面)53處重疊。子光源光束的跨+/-1.5度的角度，因此，角度空間中存在間隙。輸入處的光分佈 在空間上或角度上都不均勻。基於上述測量，模擬了空間和角度輻射圖。該結果可以用空間和角度輻射分佈圖表表示，其中，x軸和y軸分別在線性空間和角度空間中延伸。右手側的強度表代表了輻射。

在輸入53處，光源50傳遞不均勻的照明點，如第6A圖中的空間分佈圖所示。在上述尺寸的情況下，該點的直徑為約20μm。第6B圖示出了包括角度空間中的間隙的相應的角度光分佈、即在這些角度或方向上沒有輻射。

第5圖及第6圖中的光束可以輸入到截面例如為160 x 90μm且長度為20cm的矩形光纖中。第7A圖及第7B圖分別示出了在光纖的輸出平面處的空間和角度輻射分佈。因此，第7A圖中的空間分佈呈現良好的均勻性。然而，圖7B中的角度輻射分佈顯示，非均勻的角度光分佈仍然是非均勻的。然而，由於矩形光纖在水準方向和垂直方向上都反映(反射)了角度光分佈，因此，它在角度空間中混合了四個子光源。這意味著，如果其中一個子光源發生故障，則角度輪廓將至少保持穩定。

實施方式二，不對稱性。

輸入處的子光源或鐳射源可以以非對稱的角度構造佈置。這可能會導致輸出處的四個角度輪廓(或輻射分佈)的重疊：

無反射(鏡像)的輸入輪廓。

只有水準反射(鏡像)的輸入輪廓。

只有垂直反射(鏡像)的輸入輪廓具有水準和垂直反射(鏡像)的輸入輪廓。

通過考慮這種反射(鏡像)效應，可以減小或消除在輸出處 角度空間中的間隙。還應注意避免產生較大的重疊。

圖5的子光源可以以四個離散角度耦合到矩形光纖中，該四個離散角度在法向周圍不對稱地分佈。角度光分佈圖表中的間隙可以選擇為在尺寸上與每個輸入源的角度覆蓋範圍相似。在圖8A中可以看到在輸入處得到的角度光分佈。圖8B示出了在輸出處的角度光分佈。不同的子圖像包括圖8A中的輸入角度光分佈以及水準和/或垂直反射(鏡像)圖像的角度光分佈。所得到的角度光分佈沒有間隙。對於特定角度，一些重疊仍然會產生較高的強度。

然而，由於鏡像圖像現在具有最小的重疊，四個光源不再在角度空間中混合。每個光源有自己的四個輸出點，並且溫差或老化效應將導致角度光分佈中的變化。

實施方式三，彎曲。

本發明的一個實施方式可以是有益的，因為它們引入可控的擴散量以獲得光束的混合。光纖的彎曲可與本發明的其他實施方式一起使用，但它涉及本發明的一獨立的實施方式。

由於光纖勻光杆的截面很小，常規的擴散器已不能使用。擴散器的晶粒尺寸需要比光纖的截面小得多，並且擴散器需要非常靠近光纖入口，以免散出任何光。更複雜的是極大的功率密度。

發明者發現通過稍微彎曲光纖可以在其中引入可控的擴散。由於鏡像(反射)效應，一個方向的彎曲將導致角度空間中的分佈的對稱增加。因此，最終的角度光分佈將是入射角度光分佈+/-一個度數。

通過將矩形光纖佈置成三維的S形，可以在角度空間中沿x 軸和y軸增加擴散。水準軸周圍的擴散量可以選擇為與垂直軸周圍的擴散量相同或不同。

第9A圖示出了上述示例性光纖是如何以10cm的彎曲半徑在水準和垂直方向上彎曲的。此外，使用四個子光源作為圖5中的一個，輸出處的角度光分佈不呈現間隙，見第9B圖。空間光分佈(此處未顯示)也保持均勻。此外，彎曲可以隨時間變化(即，振動)，以產生與移動擴散器等效的效果。這可以減少輸出圖像中的光散斑效應。

每當光纖改變其彎曲方向時，擴散角就增大。所增加的擴散的量是彎曲半徑的函數。與普通高斯擴散器的級聯一樣，該效果不是累積的，而是由各擴散角的二次和的平方根給出，如等式1所示。

第10圖示出了本發明的一示例性實施方式，包括(例如矩形的)光纖100，其中，各角度在光纖的一維垂直S形彎曲上逐漸演變。示出了在光纖上從左到右的七個點(標記為「1」至「7」)的角度光分佈101至107。在點1處的直光纖部分之後，初始角度光分佈101與在光纖入口處發射的相同。在點2處的第一彎曲的開始處，光線從直光纖部分過渡到彎曲光纖部分，使得反射角增大，並且角度光分佈102開始沿一個方向擴展。當光沿著具有恒定彎曲半徑和彎曲方向的光纖繼續傳播時，由在光纖的一側反射(反彈)的光引起的角度增加由在光纖的另一側反射(反彈)的光引起的角度減小補償，並且總角度分佈不再擴展。然而，可以看到點103上的垂直鏡像的效應是垂直間隙開始被填充。在點104中，鏡像操作完成(垂直間隙被填充)。 每當彎曲方向改變時，都會重複此效應，並且結果與添加附加的擴散器的結果對應。從點5到點6再到點7，可以逐漸看到垂直擴散的效應增強。但是由於等式(1)的平方根定律，點7處的第四次彎曲的影響相對較小。相同類型的S形彎曲也可以在另一個方向應用，以獲得水準擴散。

有人觀察到，每當光纖從直部段過渡到彎曲部段時，就會增加一定量的一維擴散。擴散量可以與彎曲半徑有關。繼續使用相同的彎曲半徑和彎曲方向不再影響角度光分佈。但是將光纖彎曲回直線形狀，然後將其反向彎曲可以進一步增加擴散量(儘管不是線性方式)。因此，通過控制光纖軌跡和彎曲半徑，可以調整所需的擴散量。

光纖的彎曲半徑可以是比其高度大200到1000倍，例如對於0.1mm光纖高度為100mm彎曲半徑。第一彎曲後的角度(點4)可以擴展大約+/-0.75度。在全S曲線(點7處)之後的角度可以擴展大約+/-1.5度。

實施方式四，倒圓的截面角部。

目前的光纖生產工藝可能導致光纖具有倒圓的截面角部，因此這些角部具有曲率半徑。因此，可能需要過量填充以將倒圓的截面角部保持在第一調光器的有效區域之外，這將導致光損耗。可以期望最小化光纖截面角部的倒圓，以最小化這種光損耗。

然而，截面角部的倒圓可以在角度空間中引入徑向混合的效果。因此，可能不再需要在水準和垂直方向兩者上應用彎曲來產生完全擴散效果。在任意方向上引入彎曲會是足夠的，並且倒圓的截面角部將提供徑向混合。例如，截面角部的倒圓的半徑可以優選地小於光纖寬度的5%，以最小化過量填充。但是優選地，半徑仍然足夠大，例如超過光纖寬度的1%， 以在1-2米的有限長度上引入足夠的徑向混合。

具有角部倒圓的單根矩形光纖可以在三個層次上引入混合：(1)在矩形截面上的空間均勻混合，在輸出處提供均勻的矩形(可能具有倒圓的角部)。(2)通過彎曲光纖來進行的軸向角度均勻性混合。彎曲量應最小到足以閉合相鄰的鐳射二極體之間的軸向距離。(3)由於倒圓的截面角部而可能的徑向角度均勻性混合，從而消除了沿徑向方向相鄰的二極體之間的角度空間中的間隙。

實施方式五，直光纖。

在一個示例性實施方式中，提供了一種直光纖、例如其截面為315 x 166μm，具有半徑為例如50μm和長度為1米的角部倒圓。

點光源、諸如在水準和垂直方向上具有+/-6.5度的正方形角度輪廓的雷射器定位成將光投射到光纖中。點光源可以位於光纖入口前例如300μm的距離處，以便在入口處照亮縮小的區域、諸如僅66 x 66μm的區域。

第11圖示出了本發明的一個實施方式，該實施方式包括上述光纖110和分別在各個點1至7處演變的空間和角度光分佈輪廓111至117和121至127。點1到7分別位於光纖入口、然後距離光纖入口1cm、5cm、10cm、20cm、50cm、100cm。表1中匯總了各個位置的成員(成分)。

1cm之後的點1處的空間均勻性112尚不完善。同樣，在角度光分佈122中示出的相應的徑向混合是不完全的。在5cm之後的點3處，空間均勻性幾乎是完美的，並且在10cm之後的點4處，如在角度光分佈124中所見，徑向混合也幾乎完成以完全覆蓋。。

在本示例中，截面角部倒圓相對較大(半徑為光纖寬度的15%)。然而，由於期望徑向混合的量與半徑/寬度比成正比，並且在10cm之後，我們看到適當的角度混合，即使是10倍小的比例(例如，半徑是光纖寬度的1.5%)，光纖也期望在1米的長度上提供足夠的徑向混合。

表1

實施方式六，兩級均勻化，准直器。

附加地或替代地，在本發明的另一個實施方式中，可以通過實現包括「光纖」或「勻光杆」以及「傅立葉轉換光學(器件)」或僅「傅立葉光學(器件)」的兩級均勻化解決方案來改善空間和角度均勻性。這種傅立葉光學(器件)可以用作角度空間與線性空間之間的「轉換器」。傅立葉光學(器件)可以定位成使得第一均勻化結構的出口與傅立葉光學(器件)的第一焦點重合，並且第二均勻化結構的輸入與傅立葉光學(器件)的第二焦點重合。在第一級的出口處，可以獲得良好的空間均勻性，但角度均勻性可能還不是最佳的。傅立葉光學(器件)可以將在第一均勻化級的出口處的 角度光分佈轉換成第二均勻化級的入口處的空間分佈；並且，反之亦然(第一均勻化級的出口處的空間分佈轉換成第二均勻化級的輸入處的角度光分佈)。第二級固定了空間分佈中的不均勻性，並且提供了空間的均勻出口。這還維持了在其入口處呈現的均勻角度光分佈，假設該分佈的形狀為正方形或矩形，並且角部足夠銳利。因此，在兩級系統的出口處，空間和角度均勻性兩者被充分保證並且實際上與輸入特性無關。多個光源在空間和角度上適當地混合，消除了溫差或老化效應的問題，並且提供了最佳的降斑。在大多數情況下，(一個或多個)雷射光束的自然發散將足以在第一光纖級的合理長度上實現良好的混合。並且不需要引入額外的擴散，該擴散會不必要地增加雷射光束的光學擴展量。如果雷射光束的光束品質太好，則通過第一光纖級的受控彎曲或通過在第一勻光杆前放置擴散器引入的小水準的擴散將足以在幾釐米的合理光學長度上實現良好的混合。

【00100】傅立葉光學(器件)可以用例如光學透鏡系統來實現。

【00101】專利申請WO 2012/139634公開了一種雙均勻化結構解決方案。然而，在兩級之間的光學透鏡系統構造成將第一級的出口成像到第二級的入口上，並且擴散器放置在每級之前。

【00102】第12圖示出了本發明的一個實施方式，該實施方式包括具有雙均勻化結構解決方案的系統130和傅立葉透鏡131。在該實施方式中，來自第二均勻化結構136的輸出可以被擴展並准直到調光器138上。源自光源132的光束(未示出)、例如鐳射，可以是方形並且具有子光源139，並且在其進入第一均勻化結構135、例如矩形勻光杆或光纖之前穿過聚焦透鏡133和靜態或移動擴散器134。擴散器可以具有相當低的角度擴展，並且在這方面 優選地適於與第一均勻化結構135、例如矩形勻光杆或光纖一起工作。在第一均勻化結構135的出口處有傅立葉光學部件、例如傅立葉透鏡131，然後光束在被准直透鏡137准直到調光器138上之前，可以進入第二均勻化結構136、例如正方形勻光杆或光纖。

【00103】系統130可以是光控系統，其中調光器138是兩個(或更多個)調光器中的第一調光器。替代地，系統130可以是常規的單調光器系統，其中調光器138是唯一的調光器。

【00104】如果第一均勻化結構135是矩形勻光杆或光纖，其截面的寬高比可以確定第二級的出口處的水準與垂直角度之間的比率。在兩級積分器(或均勻化系統)之後的准直透鏡137可以在調製器138處將水準和垂直角度轉化或轉換成均勻的矩形點。在這種情況下，第一均勻化結構135優選為矩形，其寬高比與調製器138的寬高比相同。第二均勻化結構136的出口處的空間均勻性確定了准直之後的角度光分佈。第二均勻化結構136可以是正方形，以在光控系統中創建對稱PSF。對於單調光器系統，正方形的均勻化結構136可以在光路中創建並近似圓形孔縫。

【00105】所需的第二均勻化結構的最小截面由在第一光纖中發射的光源的角距(angular subtense)確定。在光控系統中，該截面優選地保持得盡可能小，以維持點擴展函數盡可能小。

【00106】儘管圓形或六邊形點擴展函數可能更為優選，但不可能對第二均勻化結構使用圓形或六邊形截面幾何形狀，因為只有矩形或正方形光纖將維持第一級產生的角度光分佈。此外，圓形截面幾何形狀也不會產生所需的空間均勻性。

【00107】在用光纖實現第二均勻化結構的情況下，在截面角部中的倒圓是不期望的，因為徑向混合將幹擾維持在該級的輸入處呈現的水準和垂直角度光分佈的要求。因此，希望將角部倒圓限制為可達到的最小限度，並將第二級的長度限制為獲得足夠的空間混合所需的最小長度。

【00108】實施方式七，兩級均勻化，成像。

【00109】第13圖示出了本發明的另一個實施方式，其中第二均勻化結構146可以是矩形，而第一均勻化結構145可以是正方形。源自光源142的光束(未示出)、例如鐳射可以是矩形並且具有子光源149，並且在其進入第一均勻化結構之前穿過聚焦透鏡143和靜態或移動擴散器144。靜態或移動擴散器144可以具有低角度擴展，並且優選地適於與第一均勻化結構一起工作。在該實施方式中，來自第二均勻化結構146的輸出可以借助成像透鏡147直接成像到調光器148上。

【00110】對於具有光控的系統(包括至少兩個調光器)，第一均勻化結構145然後可以確定中間圖像中的點擴展函數的形狀。對於單調光器系統，第一均勻化結構145可以在光路中創建和近似圓形孔縫。第一均勻化結構145優選為正方形或六邊形形狀。

【00111】第二均勻化結構可以提供徑向(角度光分佈)混合，上述第二均勻化結構包括具有截面角部倒圓的光纖。它還可以將正方形或六邊形的角度光分佈轉換為更期望的圓形分佈。

【00112】如果光源陣列為例如圓形或正方形，則可以容忍第一均勻化結構中的截面角部倒圓。然後，在第二均勻化結構的入口處將存在圓形光斑，該光斑可以與第二均勻化結構的形狀(例如矩形)相匹配，但是會導致 未使用的系統光學擴展量。

【00113】替代地，鐳射陣列可以具有矩形形狀和適合調光器的寬高比的寬高比。為了維持矩形角度分佈輪廓，第一均勻化結構應優選是正方形的，並且角部倒圓的程度和光纖長度應最小化。

【00114】實施方式八，兩級常規均勻化結構。

【00115】在本發明的另一個實施方式中，提供了一種兩級均勻化或積分(均勻)系統，其包括兩個常規積分器、例如熔融石英棒或空心光管(「積分器」)，在其之前是擴散部件(或「擴散器」)、以及包括中間成像(傅立葉)光學器件和調光器。「積分器」可以是「均勻化結構」。該設置可以類似於圖12或13所示的設置。

【00116】常規積分器的示例可以是空心光通道https：//materion.com/-/media/files/precision-optics/data-sheets-2012/light-tunnel-data-sheet.pdf？la=en&hash=1B2EE007DE55470622DCA2D0A90842D6EDD0C01A，或是實心棒https：//www.newport.com/f/light-pipe-homogenizer。

【00117】鐳射源的陣列可以聚焦到第一正方形積分器中。第二積分器可以具有與調光器的截面寬高比相匹配的矩形截面寬高比。傅立葉光學器件可以放置在積分器之間，以將第一均勻化結構的輸出處的角度光分佈轉化成第二均勻化結構的入口處的空間光分佈(並且同樣，第一均勻化結構的出口處的均勻空間光分佈可以轉化為第二均勻化結構的入口處的均勻角度光分佈)。

【00118】為了利用第二均勻化結構的入口的所有可用的光學擴展量，來自鐳射陣列的光耦合所處的角度理想的也是非對稱分佈。如果鐳射陣列 佈置成與調光器具有相同截面寬高比的矩形，並且第一均勻化結構為正方形，則可以實現這一點。以這種方式，維持了射入其中的光的角度光分佈，而對於例如六邊形棒則不是這樣的情況。

【00119】此外，靜態或移動擴散器可以放置在第一均勻化結構之前，以便能夠以最小的棒長度進行良好的混合。靜態或移動擴散器可以具有低角度擴展，並且優選地適於與第一均勻化結構一起工作。然而，在第二均勻化結構之前不需要擴散器。

【00120】第一均勻化結構的截面可以確定系統孔縫，在此該系統孔縫變為正方形而不是圓形。如果照明系統或投影透鏡中的物理孔縫是圓形的，則上述系統正方形孔縫應適配於該圓形孔縫中。由未使用的光學擴展量引起的光損耗可以通過光束在勻光杆入口處的改善的適配和通過第二擴散器的消除來補償。總體而言，光學擴展量得到了更好的利用，並且可以將更多的鐳射二極體耦合到系統中，或者可以增加系統的焦距比數(光圈數)，這進一步有利於投影儀的對比度並減小了光學部件的尺寸。

【00121】在優選實施方式中，照明系統和投影透鏡中的物理系統孔縫也是正方形的。

【00122】有利的是，陣列中的各個光源、例如鐳射二極體的混合在空間域和角度域兩者中都是幾乎完美的。例如，可以通過對每個波長僅使用一個光源、例如鐳射二極體來啟用用於降斑的波長分集。通過WO2012/139634的方法，少數的光源、例如鐳射二極體將導致需要非常強的擴散器，以封閉具有相同波長的光源、例如鐳射二極體之間的角度間隙。強擴散器將增加PSF直徑，這在光控系統中是不期望的。需要注意的是，為了經由角度分集 也能實現最佳降斑，建議使位於第一均勻化結構之前的擴散器移動或振動。

【00123】實施方式九，兩級，光纖均勻化結構。

【00124】第14圖示出了本發明的一個實施方式，該實施方式包括具有第一均勻化結構151、例如矩形光纖的系統150，其截面例如為160 x 90μm。系統150可以進一步包括第二均勻化結構152、例如正方形光纖，其截面例如為175 x 175μm。傅立葉透鏡153、例如熔融石英球透鏡位於兩個均勻化結構之間，例如其直徑為0.5mm。兩個光纖的長度都可以是例如30mm。

【00125】第15圖分別示出了相應的空間光分佈161至165和角度光分佈171至175。光源180可以是如圖5所示的四光源設置。進一步示出了第一均勻化結構190的入口181和出口182。進一步示出了第二均勻化結構191的入口184和出口185。

【00126】在第一均勻化結構190的入口181處，空間分佈161是例如40μm的正方形照明點，其不完全填充矩形光纖的截面。對應的角度光分佈171顯示與四光源相關的四個離散角度。

【00127】在第一均勻化結構190的出口182處，空間分佈162是與矩形光纖截面對應的均勻填充。然而，對應的角度光分佈172保持為四個離散角度。這是因為對稱的角度輪廓維持水準，而垂直鏡像不起作用。

【00128】當光通過球透鏡183時，如箭頭所示，空間和角度輪廓具有「切換位置」(帶有一些輕微的失真和模糊)。因此，在第二均勻化結構191的入口184處，空間分佈163現在分佈在四個離散位置上，並且對應的角度光分佈173在一個填充的矩形中是同質的。

【00129】在第二均勻化結構191的出口185處，空間分佈164是均勻的 正方形輪廓，並且角度光分佈174是與入口角度分佈173相同的填充矩形(因為沒有水準和垂直鏡像的影響)。在第二均勻化結構是具有倒圓截面角部的光纖的情況下，最終的空間和角度分佈將分別表示為165和175。

【00130】因此，在輸入處存在的角度輪廓中的間隙在不引入任何擴散的情況下被閉合。由於傅立葉透鏡的球面像差，在邊緣附近可能觀察到一些模糊。

【00131】即使四個光源中只有一個被啟動，角度和空間輸出分佈仍然保持不變。當修改單個光源的耦合所處的角度時，情況也是如此。因此，即使在輸入處的空間和/或角度光分佈改變，第15圖中描述的設置也可以提供穩定的角度和空間分佈輪廓。

【00132】因此，如果來自光源的不同原色的輸入不同，則本發明可以提供每個調光器的均勻照明和每個原色相同的均勻點擴展函數。所能實現的最佳共同點擴展函數受到具有最大光學擴展量的原色的限制。

【00133】儘管本發明已在上文中參照特定實施方式進行了描述，但是這是為了闡明本發明而非限制本發明而進行的。本發明所屬技術領域中具有通常知識者將會理解，在不偏離本發明的範圍的情況下，各種改型和對所公開的特徵的不同的組合是可能的。

150:矩形光纖的系統

151:第一均勻化結構

152:第二均勻化結構

153:傅立葉透鏡

Claims (35)

1. 一種提供與一光源一起使用的一均勻光束之系統，該系統包括：

   至少一第一均勻化結構及一第二均勻化結構，每個均具有一輸入及一出口；

   一傅立葉光學系統，該傅立葉光學系統具有一第一焦點及一第二焦點，

   該光源、該第一均勻化結構、該傅立葉光學系統及該第二均勻化結構彼此緊接且連續地定位，

   其中，該傅立葉光學系統定位成使得該第一均勻化結構的該出口與該傅立葉光學系統的該第一焦點重合，並且該第二均勻化結構的該輸入與該傅立葉光學系統的該第二焦點重合。
2. 如請求項1所述之系統，其中該均勻化結構是光纖。
3. 如請求項1所述之系統，其中該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個包括具有矩形形狀的一截面區域。
4. 如請求項1所述之系統，其中該至少第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個具有一截面區域，並且一調光器具有圖像區域，該至少第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個的該截面區域的寬高比與該調光器的區域的寬高比相同。
5. 如請求項1所述之系統，其中該第一均勻化結構以一彎曲半 徑彎曲。
6. 如請求項5所述之系統，其中該第一均勻化結構在不同時間點採用不同的彎曲半徑。
7. 如請求項1所述之系統，其中至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構是一常規積分器。
8. 如請求項7所述之系統，其中還包括一擴散器，該擴散器放置在該光源與該第一均勻化結構之間。
9. 一種提供均勻光束並與光源一起使用的方法，該方法包含下列步驟：

   至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構，每個均具有一輸入及一出口；

   一傅立葉光學系統，該傅立葉光學系統具有該第一焦點及該第二焦點，

   該方法包括將該光源、該第一均勻化結構、該傅立葉光學系統及該第二均勻化結構彼此緊接且連續地放置，

   以及將該傅立葉光學系統定位成使得該第一均勻化結構的該出口與該傅立葉光學系統的該第一焦點重合，並且該第二均勻化結構的該輸入與該傅立葉光學系統的該第二焦點重合。
10. 如請求項9所述之方法，還包括下列步驟：

    將至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構實現為光纖。
11. 如請求項9所述之方法，其中至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個具有一截面區域，該方法包括將該區域構造成矩形形狀。
12. 如請求項9所述之方法，其中至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個具有一截面區域，並且一調光器具有圖像區域，該方法包括將至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個的該截面區域的寬高比構造成與該調光器的區域的寬高比相同。
13. 如請求項9所述之方法，還包括下列步驟：

    將該第一均勻化結構以一彎曲半徑彎曲。
14. 如請求項13所述之方法，其中該彎曲半徑隨頻率變化。
15. 如請求項9所述之方法，還包括下列步驟：

    將至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構實現為一常規積分器。
16. 如請求項15所述之方法，還包括擴散器，並且該方法還包括將該擴散器放置在該光源與該第一均勻化結構之間。
17. 一種與一光源一起使用且提供一均勻光束的一光學元件，該元件包括：

    至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構，每個均具有一輸入及一出口；

    一傅立葉光學系統，該傅立葉光學系統具有一第一焦點及一第二焦 點，

    該光源、該第一均勻化結構、該傅立葉光學系統及該第二均勻化結構彼此緊接地和連續地定位，

    其中，該傅立葉光學系統定位成使得該第一均勻化結構的該出口與該傅立葉光學系統的該第一焦點重合，並且該第二均勻化結構的該輸入與該傅立葉光學系統的該第二焦點重合。
18. 如請求項17所述之光學元件，其中至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構是光纖。
19. 如請求項17所述之光學元件，其中至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個包括具有矩形形狀的一截面區域。
20. 如請求項17所述之光學元件，其中該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個具有一截面區域，並且一調光器具有圖像區域，該第一均勻化結構及該第二均勻化結構中的至少一個的該截面區域的寬高比與該調光器的該圖像區域的寬高比相同。
21. 如請求項17所述之光學元件，其中該第一均勻化結構以一彎曲半徑彎曲。
22. 如請求項21所述之光學元件，其中該第一均勻化結構在不同時間點採用不同的彎曲半徑。
23. 如請求項17所述之光學元件，其中至少該第一均勻化結構及該第二均勻化結構是一常規積分器。
24. 如請求項17所述之光學元件，還包括一擴散器，該擴散器放置在該光源與該第一均勻化結構之間。
25. 一種與一光源一起使用之一圖像投影系統，包含：

    一調光器及一均勻化結構，該均勻化結構具有細長形狀並且適於從該光源接收一光，並引導該光到該調光器上，其中，該均勻化結構具有矩形結構和一個或多個彎曲。
26. 如請求項25所述之系統，其中該均勻化結構具有一矩形截面。
27. 如請求項25所述之系統，其中該均勻化結構包括具有最短邊的一截面區域，並且每個彎曲半徑比該截面區域的最短長度至少大200到1000倍。
28. 如請求項25所述之系統，其中該均勻化結構具有為矩形的一截面區域。
29. 如請求項25所述之系統，其中該均勻化結構包括具有角部的一截面區域，其中各該角部的形狀是以一曲率半徑進行倒圓的。
30. 如請求項25所述之系統，其中該均勻化結構具有一截面區域，並且該調光器具有一圖像區域，該均勻化結構的該截面區域的寬高比與該調光器的該圖像區域的寬高比相同。
31. 一種與一光源一起使用並在一圖像投影系統中擴散光的方法，該圖像投影系統包括一調光器和一均勻化結構，該均勻化結構具有 細長的形狀，並且適於從該光源接收一光並引導該光到該調光器上，其中，該方法包括在一個或多個位置中彎曲該均勻化結構。
32. 如請求項31所述之方法，其中該均勻化結構包括具有最短邊的一截面區域，還包含下列步驟：

    將每個彎曲半徑構造成比該截面區域的最短長度大至少200到1000倍的步驟。
33. 如請求項31所述之方法，其中該均勻化結構具有一截面區域，還包含下列步驟：

    將該截面區域構造成矩形。
34. 如請求項31所述之方法，其中該均勻化結構包括具有角部的一截面區域，還包含下列步驟：

    將每個角部構造成限定曲率半徑的倒圓的形狀。
35. 如請求項31所述之方法，其中該均勻化結構具有一截面區域，並且該調光器具有一圖像區域，還包含下列步驟：

    將該均勻化結構的該截面區域的寬高比構造成與該調光器的該圖像區域的寬高比相同。

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