TWI681212B - 投射照明系統 - Google Patents
投射照明系統 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI681212B TWI681212B TW104110854A TW104110854A TWI681212B TW I681212 B TWI681212 B TW I681212B TW 104110854 A TW104110854 A TW 104110854A TW 104110854 A TW104110854 A TW 104110854A TW I681212 B TWI681212 B TW I681212B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- cluster
- light
- etendue
- beams
- item
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B33/00—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
- G03B33/10—Simultaneous recording or projection
- G03B33/12—Simultaneous recording or projection using beam-splitting or beam-combining systems, e.g. dichroic mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0905—Dividing and/or superposing multiple light beams
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0916—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers
- G02B27/0922—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers the semiconductor light source comprising an array of light emitters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/48—Laser speckle optics
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2013—Plural light sources
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Lasers (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
本發明提出一種光束投射配置,包含:一第一光源叢集,被配置成用以提供具有一第一集光率之一第一光束叢集,和一第二光源叢集,被配置成用以提供具有一第二集光率之一第二光束叢集,以及用於改變該第一光束叢集及/或該第二光束叢集的方向之裝置;其中該等光源被配置成使得該第一光束叢集之總集光率大致等於該第二光束叢集之集光率;且其中該用於改變方向之裝置被配置成使得該等光束叢集被帶入一結合叢集光束之中,該結合叢集光束具有與該第一集光率和該第二集光率中之較大者大致相同的集光率。
Description
本發明係有關於一種投射照明系統以及一種操作或製造一投射照明系統的方法。
由於其高使用壽命、飽和的色彩、以及穩定的光輸出等等,雷射式投射系統被認為是一種有前途的(高檔)投射技術。此領域中的兩個重點項目係如何增加效率和如何處理散斑現象(speckle phenomenon)。例如,以本案申請人之名義所提出的國際專利申請公開案WO2012/139634 A1描述如何藉由使用一種提升的漫射功率降低散斑問題的影響。
雷射式投射系統包含能夠提供原色光束(primary light beam)或者原色(primary color)的不同紅色、綠色及藍色光源。一原色叢集光束可以包含複數個別光束。一叢集光束相關聯的特性包含角分佈(angular distribution)與空間分佈(spatial distribution)。角分佈係個別光束的角度或方向上的涵蓋範圍,而空間分佈則是個別光束在空間上的體積的涵蓋範圍。
角度及空間涵蓋範圍高於一特定程度以上時,色彩與亮度的"矯影(artifact)"即可能被觀看者察覺。舉例而言,若系統被朝向影像角落的漸增暈影(vignetting)所影響,且在原色光的角分佈上存在巨大差異,則某一色彩的光愈接近角落被削截的程度可能愈大,從而在整體色彩分佈上造成
一偏移。此外,原色之間角分佈與空間分佈的一個巨大涵蓋範圍將會降低後續在系統中任何使用漫射式去散斑技術之效率。
為了減少光漏損,先前技術顯得關注於最小化一系統中光束的集光率(etendue)。由數個光源組成之一光束之集光率與該類光束能夠彼此被定位得多接近有關。光纖耦合式雷射光源經常被使用於此用途,因為其可以提供一個緻密的雷射光學聚結。然而,此光纖耦合技術存在無法接受的光漏損。此外,光纖式解決方式對於每一雷射均需要光纖,此增加成本與複雜度。
US 8,066,389揭示一種光束對齊腔室以降低集光率,但其並未教示如何匹配預定在一結合杆(combiner rod)中被結合及/或混合的數個叢集光束的集光率。
本發明之一目的係提出一種供選替之投射照明系統,以及一種操作或製造一投射照明系統的方法。
本發明旨在利用自由空間耦合(free space coupling),或者直接耦合(direct coupling),以取得具有提升之效率及一縮減散斑效應之一混合雷射光束(例如,一白色叢集光束,以供使用於照明或投射系統)。此係藉由匹配原色叢集光束之間的角度及空間涵蓋範圍,換言之,使不同原色光束之角強度分佈及空間強度分佈盡可能地接近。本發明亦將使得其可能具有一較為整合化的設計。
不同雷射光束佔據一微小集光率空間並容許使用更強大的漫射器以供去除角度性散斑。
上述之匹配係藉由組構叢集光束中的雷射源之網格而完成,使得所需要的功率均勻分佈於該叢集光束之中。此外,不同叢集的叢集光束應該具有相同的光束發散度(beam divergence)及光束尺寸。個別的光束可以具有不同的光束發散度,雖然其較偏好選擇提供一相對而言角度涵蓋範圍較均勻的來源。對於發散度較高的個別光束而言,對應的網格可能減少,而一擴束器(beam expander)可被用以使其叢集光束與其他叢集光束彼此匹配。
相同波長(範圍)的叢集光束可以藉由改變偏光性(polarization)加以結合,而不同波長(範圍)的叢集光束則可以直接結合。
若混合光束將進入一勻光杆(integrating rod/integrator rod),則其可能無法填滿整個可用空間。一或多個混合光束從而可以緊接著第一個使用。
依據本發明之一特色,其提出一種光束投射配置,包含:一第一光源叢集,被配置成用以提供具有一初始第一集光率之一第一光束叢集,和一第二光源叢集,被配置成用以提供具有一初始第二集光率之一第二光束叢集,以及用於改變該第一光束叢集及/或該第二光束叢集的方向之裝置;其中該等光源被配置成使得該第一光束叢集之總集光率大致等於該第二光束叢集之集光率;且其中該用於改變方向之裝置被配置成使得該等光束叢集被帶入一結合叢集光束之中,該結合叢集光束具有與該初始第一集光率和該初始第二集光率中之較大者大致相同的集光率。該等光源可以是雷射照明源。該用於改變方向之裝置可以包含一反射鏡系統。
在本文之中,當"配置"一詞做為名詞使用之時,係預計包含
一個由多個實體構件以某一方式配置而成以提供所述之功能、性質、或者特徵之組件。
本發明之一優點在於其有效率地提供具有一受限集光率且具有縮減散斑現象之一高功率叢集光束。
在依據本發明之光束投射配置的一實施例之中,該等光源叢集被配置成使得其各自的光束叢集均通過一光偏轉系統(light deviation system),其改變一或數道個別光束之方向,使得該等個別光束在位置上變得彼此更接近且對應光束叢集之集光率被縮減。
該實施例係基於發明人對於個別光束可以有利地被操控以改善叢集光束之集光率的創造性洞見。
在一特別的實例之中,該光偏轉系統包含一反射鏡系統,該反射鏡系統具有一反射鏡基板,一塗層沉積於該反射鏡基板的選擇區域之上,使得該反射鏡改變該等個別光束之一匯選之方向。
此實施例之一優點在於其有效率地改變個別光束之方向並將其結合。
在依據本發明之光束投射配置的一實施例之中,該等光源被配置成使得其對應的光束通過一擴束器。
此實施例之一優點在於其有效率地調整該等叢集光束之空間範圍。
在依據本發明之光束投射配置的一實施例之中,位於該第一光束叢集中之光束之偏光性異於位於該第二光束叢集中之光束之偏光性。
一優點在於光束可以被結合,無干擾效應之風險,因為具有
不同偏光性之光束不會彼此干擾。
在依據本發明之光束投射配置的一實施例之中,該等光束的其中一者之偏光性藉由旋轉對應的光源而被改變。
此對於各別光束而言係取得正交(無干擾)偏光性方向的一個特別有利的方式。選擇性地,該等光源係以叢集為單位旋轉,例如,藉由旋轉光源叢集包含於其中的外殼。
在依據本發明之光束投射配置的一實施例之中,位於一光束叢集內的光束之偏光性彼此相異。
結合無干擾光束之優點可以有利地被使用於預定被結合的叢集之層級,以及在一叢集之內預定被結合的個別光束之層級。
在依據本發明之光束投射配置的一實施例之中,一組光束包含一或多個波長範圍附近的光。
在一實施例之中,該依據本發明之光束投射配置另包含一第三光源叢集,被配置成用以提供一第三光束叢集,其中該第一光束叢集包含紅色光束,其中該第二光束叢集包含藍色光束,其中該第三光束叢集包含綠色光束,且其中該第一、第二、與第三叢集被混合使得該混合光束顯現成白色。
此配置特別適用於照明或投射應用,其中白光係將不同顏色視覺化的基礎。
依據本發明之一特色,其提出一種包含前述光束投射配置之投射系統。
依據本發明之一特色,其提出一種導光配置,以供配合一第
一光源叢集與一第二光源叢集使用,該第一光源叢集被配置成用以提供具有一第一集光率之一第一光束叢集,而該第二光源叢集被配置成用以提供具有一第二集光率之一第二光束叢集,該導光配置包含:用於改變該第一光束叢集及/或該第二光束叢集之方向的裝置;用於配置該等光源使得該第一光束叢集之總集光率大致等於該第二光束叢集之集光率的裝置;且其中該用於改變方向的裝置被配置成使得該等光束叢集被帶入一結合叢集光束之中,該結合叢集光束具有與該第一集光率和該第二集光率中之較大者大致相同的集光率。
在一實施例之中,依據本發明之導光配置另包含一光偏轉系統,被調構成用以從該等光源叢集接收各別的光束叢集,該光偏轉系統被調構成用以改變一或數道個別光束的方向,使得該等個別光束在位置上變得彼此更接近且對應光束叢集之集光率被縮減。
在一特別的實例之中,該光偏轉系統包含一反射鏡系統,該反射鏡系統具有一反射鏡基板,一塗層沉積於該反射鏡基板的選擇區域之上,使得該反射鏡改變該等個別光束之一匯選之方向。
在一實施例之中,依據本發明之導光配置另包含一擴束器,被調構成用以接收該等光源中的對應光束。
在一實施例之中,依據本發明之導光配置另包含用於使位於該第一光束叢集中的光束之偏光性異於位於該第二光束叢集中的光束之偏光性的裝置。
在一實施例之中,依據本發明之導光配置另包含用於旋轉對應光源叢集以改變該等光束其中一者之偏光性的裝置。
在一實施例之中,依據本發明之導光配置另包含用於將一光束叢集內的光束之偏光性設定成彼此相異的裝置。
在一實施例之中,依據本發明之導光配置被調構成用以配合包含一或多個波長範圍附近之光的一光束叢集使用。
依據本發明之一特色,其提出一種投射光束的方法,包含:提供具有一第一集光率之一第一光束叢集;提供具有一第二集光率之一第二光束叢集;以及改變該第一光束叢集及/或該第二光束叢集的方向;其中該第一光束叢集之總集光率大致等於該第二光束叢集之集光率;且其中該等光束叢集被帶入一結合叢集光束之中,該結合叢集光束具有與該第一集光率和該第二集光率中之較大者大致相同的集光率。
在一實施例之中,上述之依據本發明之投射光束的方法另包含改變一或數道個別光束的方向,使得該等個別光束在位置上變得彼此更接近且對應光束叢集之集光率被縮減。
在依據本發明之投射光束的方法的一實施例之中,位於該第一光束叢集中之光束之偏光性異於位於該第二光束叢集中之光束之偏光性。
在一實施例之中,上述之依據本發明之投射光束的方法另包含改變該等光束的其中一者之偏光性。
在依據本發明之投射光束的方法的一實施例之中,位於一光束叢集內的光束之偏光性彼此相異。
在依據本發明之投射光束的方法的一實施例之中,一光束叢集包含一或多個波長範圍附近之光。
在一實施例之中,上述之依據本發明之投射光束的方法另包含提供一第三光束叢集,其中該第一光束叢集包含紅色光束,其中該第二光束叢集包含藍色光束,其中該第三光束叢集包含綠色光束,且其中該第一、第二、與第三叢集被混合使得該混合光束顯現成白色。
依據本發明之導光配置之實施例與方法之實施例的技術效果及優點,經過適當的變通之後,與依據本發明之光束投射配置之對應實施例的技術效果及優點相當。
1‧‧‧叢集光束/光源
2‧‧‧叢集光束/光源
3‧‧‧二向分光鏡
4‧‧‧二向分光鏡
5‧‧‧集光率之二維投射
7‧‧‧會聚透鏡
9‧‧‧光學構件
10‧‧‧光束/光源
11‧‧‧光源
12‧‧‧光源
13‧‧‧光源
14‧‧‧光束結合器
15‧‧‧子系統
16‧‧‧子系統
17-19‧‧‧光束
20-22‧‧‧光束
27‧‧‧濾光鏡
28‧‧‧濾光鏡
29‧‧‧濾光鏡
30‧‧‧光斑
31‧‧‧介於光斑之間的間隙
52‧‧‧光斑
53‧‧‧光斑
60‧‧‧單元
63‧‧‧雙雷射
64‧‧‧雙雷射
67‧‧‧人行橫道鏡/反射鏡
68‧‧‧人行橫道鏡/具有高透射與高反射特性交叉補綴於其中之鏡體
90‧‧‧分佈
101‧‧‧雷射
102‧‧‧雷射
103‧‧‧雷射
104‧‧‧光束
105‧‧‧光束
106‧‧‧光束
107‧‧‧反射鏡
108‧‧‧反射鏡
133‧‧‧會聚透鏡
134‧‧‧會聚透鏡
以下將參照附圖說明本發明實施例之上述及其他技術效果及優點,其中:
圖1顯示本發明之一實施例,其中二叢集光束彼此匹配。
圖2顯示本發明之一系統實施方式之一實施例,其中使用數個叢集。
圖3顯示本發明之一實施例,其中二白色光束被結合成一光學成分。
圖4顯示本發明之一實施例,其中使用同一顏色的不同偏光化形式。
圖5顯示實施於本發明一實施例之中的濾光鏡之透射及反射光譜。
圖6顯示在通過一漫射構件之前及之後的本發明一實施例之一叢集光束透射。
圖7顯示本發明一實施例中的兩種叢集光束。
圖8、圖9及圖10顯示本發明一實施例中之一雷射與反射鏡組態。
圖1顯示本發明一實施例之一示例,其中包含二叢集光束1
與2,以及二向分光鏡(dichroic mirror)3與4以改變該等光束之方向。光束的三維特性使得像是圖1的二維快照中可看見的光束之數目取決於該二維視圖的光束分佈及角度。叢集1中一個別光束之集光率可以不同於叢集2中一個別光束之集光率。然而,至關重要的是,叢集光束1與2之集光率係相等的,離開鏡體4的最終光束之集光率亦然。此集光率之二維投射在圖1之中被標示成5。
圖2顯示本發明一實施例之一概貌。
此處光束1與2被描繪於一系統組態之中,舉例而言,其中1與2可以是藍光與綠光。一第三光束10被加入;例如,此可以是一紅光。上述之1、2與10進入左側的子系統15。對於每一光源1、2及10而言,均存在相同顏色之一第二光源11、12、13,其中該等光線之偏光性被旋轉至一個相對於居前光源之正交位置。此可以藉由實體旋轉該等光源(以個別方式,或者以叢集方式)而達成。藉由旋轉一光源叢集之外殼,其有可能針對二偏光化方向使用相同的外殼。此模組化構造有利於生產及維護。
若其仍有尚未使用的系統集光率,則可以加入一第二子系統16。此處光束17、18及19與光束20、21及22互補,後者之光束群組與前者之光束群組具有不同的偏光性。加入具有正交偏光性的光並未增加集光率,但由於正交偏光性光束不會彼此干擾,故此在偏光性上的額外涵蓋範圍降低了散斑效應。不同波長的光(可能在一個微小波長頻帶之內)之間的角度涵蓋範圍仍應盡可能地接近。該等波長可以位於一波長頻帶之內,該波長頻帶小到足以讓人眼無法辨別色彩效果,但會降低散斑效應。子系統15中的所有個別光束均藉由一會聚透鏡(converging lens)7加以聚焦並進入光束
結合器14。子系統16亦包含一對應的會聚透鏡(圖2中未顯示)。光束結合器14可以是一稜鏡或一二向分光鏡或類似元件。光學構件9非本發明所特有;舉例而言,其可以是一勻光杆或者增加漫射功率的其他構件,或者是適當的任何光學構件。
圖2中的系統提供一縮減的散斑效應、提升之色彩均勻度以及高效率。
其藉由引入相同波長光束之偏光性差異,而減少散斑效應。每一目標波長附近的微小波長頻帶之引入係另一種打破可能造成散斑的對稱性的方式。
得到改善的顏色均勻度係源於所有叢集光束中的個別光束一路上均勻地分佈於向外通往光束波封(envelope)的途徑。由於一光束的波封係決定於其集光率,因此,不同叢集光束之集光率盡可能地接近於相等係至為重要的。此外,不同叢集光束的角度涵蓋範圍亦必須彼此接近。角度涵蓋範圍上的差異在光束被放大時將轉化成一空間差異,因此造成一個不均勻的光束分佈。對於混合光束而言,此將顯現成色彩偏移。
本發明使得增加整體系統的效率成為可能。在一特色之中,當光進入位於光束結合器14之後的修正光學器件之時,其將不會有光的漏損。由於混合光束具有不同波長的均勻分佈,故其能夠掌控較高之漫射功率以降低散斑效應,例如,如同國際專利申請公開案WO2012/139634 A1所述。此外,使用一組修正光學器件(開始於部件9),而非將修正套用至每一個不同的叢集光束,即已足夠。此降低光漏損、成本以及系統複雜度。
圖3顯示本發明一實施例之一示例,其中光學構件9係一勻
光杆。若此勻光杆之寬高比係大約2:1,則其有可能將二光束聚焦於該勻光杆之上。標號133與134代表會聚透鏡。
圖4顯示本發明之一實施例,其中6道個別光束被結合成一白色叢集光束。個別光束1、2及10被垂直偏光化(s polarized)22,而光束11、12和13則被水平偏光化(p polarized)21。光束13及10係一特殊情形,其中每一光束均包含二種具備不同偏光性之波長頻帶。在此特殊情形之中,具有較短波長之頻帶被垂直偏光化,而較長波長者被水平偏光化。鏡體或濾光鏡29因此在該二波長範圍之間的間隙之中需要具有一個陡峭的轉換,參見圖5c。圖5a及5b顯示濾光鏡或鏡體27及28。
每一原色叢集的兩種獨立偏光性使得其可能利用極化分集(polarization diversity)的優勢,較大的波長範圍(無論是離散性的波長或者較為連續性的光譜,例如,來自直接半導體雷射者)使用極化分集之效應,而位於一微小集光率空間中的數個離散雷射源的結合則讓角度分集(angular diversity)的使用成為可能。
圖6a顯示本發明之一實施例,圖中來自不同雷射光束的光斑30以及介於其間的間隙31係可看見的。此可以是來自白色光束或單一顏色之光。圖6b顯示漫射之後的同一系統。個別雷射光束光斑30不復得見。
本發明先建立一擬準直化(白色)光束。然而,此亦可以針對個別的顏色達成(例如,雷射磷光劑),其被聚焦至一微小光斑。此產生多個角度,因為一離散雷射光束之位置被轉化成一角度。得到的結果是一個具有角熱光斑(angular hotspot)的角分佈,意即,僅在離散角度處有光,介於此等角度則沒有光,如圖6所示。藉由使用漫射器,可以讓角分佈更為均勻。
然而,在漫射之功率與投射系統的產出量之間需要一權衡取捨。其針對一特定的光圈數值(f-number)(從而針對集光率)設計投射系統,故落在此集光率空間外部的光將會喪失。另一方面,較強的漫射器將造成一較均勻的角分佈以及較佳的散斑效能。因此,將白色雷射光束的集光率維持盡可能微小的原因係容許較強的漫射器且未導致光的漏損。
結合一投射系統的二或多個不同光源的難處在於光束尺寸及/或光束發散度(以及其他光學參數)上的差異可能導致不合意的顏色及亮度均勻問題。舉例而言,在數位電影之中,對於數位光處理式系統而言,數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device)的中央的光圈數值係f2.5,而邊緣處係f4.5。若不同顏色的光圈填滿度(aperture filling)上存有一差異,則接近邊緣處之顏色漂移將變得明顯。此差異可以是源自於系統初始集光率上的一差異,或者甚至只是源於一不同的光束尺寸或光束發散度。任一參數中的一個夠大的差異均將導致成像器(imager)的平面處的雷射源之間的一個不同的空間及角度均勻度。
例如,在使用WO2012/139634之中所述之一雙重積分器的情形中,若一光束相較於另一者具有一較小的光束尺寸,則此將意味(第一)積分器上的聚焦光斑對於較小的光束而言將具有一較小的角度範圍。此將在該雙重積分器的出口處造成較小的反射(以及因此可能一縮減之均勻度)。此外,二光束之光圈填滿度可能不同,其將在螢幕上導致顏色差異。
本發明之目標因此係在於,針對亮度與顏色均勻度,使成像器上的原色光束具有相同的響應。從具有相等性質的光束開始,其有可能使用一共同照明路徑,朝參與顏色的幾何效率上最佳化。
圖7顯示本發明之一實施例,其中的個別光束均係a)單色而具有一波長之光斑52並且b)包含不同波長之光斑52及53。且在此情況下,在成像系統上具有相等的角度與亮度均勻度係重要的。在本發明之中,在每一叢集光束之中使用2個不同的波長頻帶(且在每一波長頻帶之內,最少有2個較小的波長範圍)。一叢集光束內的每一波長頻帶本身均可被視為一光束,此將需要該等光束滿足相同的規格,猶如該光束將被視為是單色的。如同一單色光束的情況,介於較大光束中的個別雷射光束之間的間隔(在聚焦透鏡之後被轉化成角度分隔)必須比被要求的規格小或與其相等,以充分利用照明路徑中的總漫射功率之優勢,而達成預定的光圈數值和光圈均勻度。此可以進而被轉化成螢幕上的顏色與亮度均勻度。此意味在聚焦透鏡之後介於2光束間的角度上的差異必須夠小,使得在照明路徑的漫射與均勻化元件之後,個別雷射源再也無法被區別,如圖6b所示。雷射亦在光束輪廓上對稱地分佈,使得其能夠應付故障狀況(例如,若一雷射故障,則可以由其對稱的對等方加以補償)。光束中雷射的整體分佈應該是使得與總漫射功率結合後所產生的光圈對於所有組成波長均盡可能地被均勻填滿。
由於目標之一係最小化白色光束的初始集光率,故我們亦必須最小化個別光束的集光率。通常,雷射光束的其中一者將是限制因素,原因在於其無法被縮減超過一特定限度。其進而使得將其他光束之集光率進一步降低超過該限度變成毫無意義。在圖2的實施例之中,此係光束2及12。在此示範性實施例之中,該雷射封包(laser package)相當巨大,相對於雷射的放射光束亦然。圖8顯示所謂的人行橫道鏡(cross-walk mirror)67及68。其各自使用二列雙雷射63及64。其利用一標準反射鏡67摺彎第一
列雷射63之光並瞄準介於第二列64的二雷射光束之間的空間。藉由製造出具有高透射與高反射特性交叉補綴於其中之一鏡體68,可以結合列63與64之雷射光束。利用此技術,其建立如圖6a及圖7中之一緊密填滿之光圈。圖9例示如何將4個單元60佈放在一起而得到分佈90。
對於圖2中的光束10及13,其境況是不同的,因為此等雷射封包之尺寸容許一較緊密之封裝,但其發散度較高。解決的辦法係最小化叢集光束的初始尺寸,而後使用一擴束器以匹配其他叢集光束。圖10顯示三個雷射101、102和103,以及它們各別的光束104、105和106。反射鏡107及108摺彎光束106,使得其最後變成介於光束104與105之間。
一旦藉由偏光化結合每一顏色之二叢集,低通二色濾光鏡(例如圖2中的二向分光鏡3、4、及6)即被用以先建立一青綠色光束,而後一白色光束。
儘管以上對於本發明之說明係透過特定之實施例進行,但此僅係為了清楚之描述,而非為了對本發明之限制。習於相關技術者當能領略,其有可能在未脫離本發明之下,針對所述實施例做出許多修改,而本發明之範疇係界定於後附的申請專利範圍之中。
1‧‧‧叢集光束/光源
2‧‧‧叢集光束/光源
3‧‧‧二向分光鏡
4‧‧‧二向分光鏡
5‧‧‧集光率之二維投射
Claims (15)
- 一種光束投射組件,包含:數個雷射照明源的一第一二維叢集,被配置成用以提供一第一光束叢集,該第一光束叢集具有一初始第一集光率;數個雷射照明源的一第二二維叢集,被配置成用以提供一第二光束叢集,該第二光束叢集具有一初始第二集光率;以及用於改變該第一光束叢集及/或該第二光束叢集之方向的裝置,其中該等雷射照明源被配置成使得該第一光束叢集之總集光率大致等於該第二光束叢集之總集光率;且其中該用於改變方向的裝置包含一鏡系統且被配置成使得該等光束叢集被帶入一結合叢集光束之中,該結合叢集光束具有與該初始第一集光率和該初始第二集光率中之較大者大致相同的集光率,其中該光束投射組件進一步包含數個雷射照明源的一第三叢集,被配置成用以提供一第三光束叢集,其中該第一光束叢集包含紅色光束,其中該第二光束叢集包含藍色光束,其中該第三光束叢集包含綠色光束,且其中該等第一、第二、與第三叢集被混合使得混合光束顯現成白色。
- 依據申請專利範圍第1項之光束投射組件,其中該等雷射照明源的叢集被配置成使得其各自的光束叢集均通過一光偏轉系統,其改變一或數道個別光束之方向,使得該等個別光束在位置上變得彼此更接近且對應光束叢集之集光率被縮減。
- 依據申請專利範圍第2項之光束投射組件,其中該光偏轉系統包含該鏡系統,該鏡系統具有一鏡基板,一塗層沉積於該鏡基板的選擇區域之 上,使得該鏡改變該等個別光束之一匯選之方向。
- 依據申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光束投射組件,其中該等雷射照明源被配置成使得其對應光束通過一擴束器。
- 依據申請專利範圍第1項之光束投射組件,其中位於該第一光束叢集中之光束之偏光性異於位於該第二光束叢集中之光束之偏光性。
- 依據申請專利範圍第1項之光束投射組件,其中該等光束的其中一者之偏光性係藉由叢集將對應的雷射照明源加以旋轉而被改變。
- 依據申請專利範圍第1項之光束投射組件,其中位於一光束叢集內的光束之偏光性彼此相異。
- 依據申請專利範圍第1項之光束投射組件,其中一光束叢集包含在一或多個波長範圍附近之光。
- 一種投射系統,包含依據申請專利範圍第1項之光束投射組件。
- 一種投射光束的方法,包含:提供一第一二維光束叢集,該第一光束叢集具有一初始第一集光率;提供一第二二維光束叢集,該第二光束叢集具有一初始第二集光率;以及藉由一鏡系統改變該第一光束叢集及/或該第二光束叢集的方向;其中該第一光束叢集之總集光率大致等於該第二光束叢集之總集光率;且其中該等光束叢集被帶入一結合叢集光束之中,該結合叢集光束具有與該初始第一集光率和該初始第二集光率中之較大者大致相同的集光率,所述方法進一步包含提供一第三光束叢集,其中該第一光束叢集包含紅色 光束,其中該第二光束叢集包含藍色光束,其中該第三光束叢集包含綠色光束,且其中該等第一、第二、與第三叢集被混合使得混合光束顯現成白色。
- 依據申請專利範圍第10項之投射光束的方法,另包含改變一或數道個別光束的方向,使得該等個別光束在位置上變得彼此更接近且對應光束叢集之集光率被縮減。
- 依據申請專利範圍第10項之投射光束的方法,其中位於該第一光束叢集中之光束之偏光性相異於位於該第二光束叢集中之光束之偏光性。
- 依據申請專利範圍第10項之投射光束的方法,另包含改變該等光束的其中一者之偏光性。
- 依據申請專利範圍第10項之投射光束的方法,其中位於一光束叢集內的光束之偏光性彼此相異。
- 依據申請專利範圍第10項之投射光束的方法,其中一光束叢集包含在一或多個波長範圍附近之光。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2014/056882 WO2015149877A1 (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Laser projection illumination system |
WOPCT/EP2014/056882 | 2014-04-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201543078A TW201543078A (zh) | 2015-11-16 |
TWI681212B true TWI681212B (zh) | 2020-01-01 |
Family
ID=50543565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW104110854A TWI681212B (zh) | 2014-04-04 | 2015-04-02 | 投射照明系統 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11067885B2 (zh) |
EP (1) | EP3127328B1 (zh) |
CN (1) | CN106165412B (zh) |
TW (1) | TWI681212B (zh) |
WO (1) | WO2015149877A1 (zh) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9752761B2 (en) | 2014-07-16 | 2017-09-05 | Telebrands Corp. | Landscape light |
USD773707S1 (en) | 2014-10-30 | 2016-12-06 | Telebrands Corp. | Landscape light |
USD766484S1 (en) | 2015-05-11 | 2016-09-13 | Telebrands Corp. | Light projector |
USD766483S1 (en) | 2015-05-11 | 2016-09-13 | Telebrands Corp. | Light projector |
USD778478S1 (en) | 2015-05-11 | 2017-02-07 | Telebrands Corp. | Light projector |
USD824066S1 (en) | 2015-05-11 | 2018-07-24 | Telebrands Corp. | Light projector |
US9562673B1 (en) | 2015-12-03 | 2017-02-07 | Telebrands Corp. | Decorative lighting apparatus having an attenuation assembly |
US9458994B1 (en) | 2015-12-03 | 2016-10-04 | Telebrands Corp. | Decorative lighting apparatus having two laser light sources and a switch |
US9546775B1 (en) | 2015-12-03 | 2017-01-17 | Telebrands Corp. | Decorative lighting apparatus having two laser light sources |
US9879847B2 (en) | 2015-12-03 | 2018-01-30 | Telebrands Corp. | Decorative lighting apparatus having two laser light sources |
USD798484S1 (en) | 2016-09-29 | 2017-09-26 | Telebrands Corp. | Landscape light |
USD797975S1 (en) | 2016-09-29 | 2017-09-19 | Telebrands Corp. | Landscape light |
WO2018173200A1 (ja) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 光源装置、プロジェクター及びスペックル低減方法 |
JPWO2018211886A1 (ja) | 2017-05-19 | 2020-03-19 | ソニー株式会社 | 投射型表示装置 |
WO2019033672A1 (zh) * | 2017-08-18 | 2019-02-21 | 海信集团有限公司 | 双色激光光源和激光投影机 |
WO2019174157A1 (zh) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 激光投影装置 |
JP7257599B2 (ja) * | 2018-05-25 | 2023-04-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源装置及び投写型映像表示装置 |
JP7108840B2 (ja) * | 2018-06-25 | 2022-07-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源装置及び投写型立体表示装置 |
CA3120627C (en) | 2018-11-19 | 2023-03-28 | FlightSafety International | Method and apparatus for remapping pixel locations |
US11029592B2 (en) | 2018-11-20 | 2021-06-08 | Flightsafety International Inc. | Rear projection simulator with freeform fold mirror |
JP7349633B2 (ja) * | 2019-08-28 | 2023-09-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源装置及び投写型画像表示装置 |
CN113204158B (zh) | 2020-02-03 | 2022-08-19 | 中强光电股份有限公司 | 光源模块及投影装置 |
CN113253553B (zh) * | 2020-02-10 | 2022-11-08 | 中强光电股份有限公司 | 照明系统及投影装置 |
JP7531122B2 (ja) * | 2020-02-25 | 2024-08-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源装置および投写型表示装置 |
CN113433781B (zh) | 2020-03-23 | 2022-12-02 | 苏州佳世达光电有限公司 | 激光合光模块 |
CN115826340A (zh) * | 2020-03-31 | 2023-03-21 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 激光光源 |
CN113805419B (zh) * | 2020-06-15 | 2024-02-09 | 中强光电股份有限公司 | 照明系统及投影装置 |
CN114200753B (zh) * | 2020-09-17 | 2024-03-01 | 中强光电股份有限公司 | 光源模块以及投影装置 |
US20220269083A1 (en) * | 2021-01-22 | 2022-08-25 | Google Llc | Beam combining architectures for scanning display systems |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203217229U (zh) * | 2013-03-01 | 2013-09-25 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种发光装置及投影系统 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7300177B2 (en) | 2004-02-11 | 2007-11-27 | 3M Innovative Properties | Illumination system having a plurality of light source modules disposed in an array with a non-radially symmetrical aperture |
EP2418522A1 (en) * | 2004-07-06 | 2012-02-15 | RealD Inc. | Illumination systems |
JP4853033B2 (ja) * | 2005-04-21 | 2012-01-11 | セイコーエプソン株式会社 | 光走査装置及び画像表示装置 |
CN101000458A (zh) | 2006-01-10 | 2007-07-18 | 乐金电子(南京)等离子有限公司 | Led照明装置及利用它的光学装置 |
TWI292051B (en) * | 2006-01-19 | 2008-01-01 | Coretronic Corp | Illumination system and projection apparatus |
CN101051176A (zh) | 2006-04-06 | 2007-10-10 | 中强光电股份有限公司 | 照明系统及投影装置 |
US7515346B2 (en) * | 2006-07-18 | 2009-04-07 | Coherent, Inc. | High power and high brightness diode-laser array for material processing applications |
DE102007045845A1 (de) * | 2007-09-26 | 2009-04-09 | Arctos Showlasertechnik E.Kfm. | Laservorrichtung |
JP2011141507A (ja) * | 2009-03-27 | 2011-07-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
US8066389B2 (en) | 2009-04-30 | 2011-11-29 | Eastman Kodak Company | Beam alignment chamber providing divergence correction |
JP5311149B2 (ja) | 2010-12-07 | 2013-10-09 | カシオ計算機株式会社 | 光源装置及びプロジェクタ |
JP5574459B2 (ja) | 2010-12-08 | 2014-08-20 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 照明光学系、およびそれを備えた投写型表示装置 |
CN103597400B (zh) | 2011-04-12 | 2017-05-03 | 巴库股份有限公司 | 散斑减少的激光投影仪 |
CN104267506B (zh) * | 2011-08-29 | 2017-02-15 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 光源、合光装置及带该光源的投影装置 |
JP5914808B2 (ja) * | 2011-12-21 | 2016-05-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源装置及び投写型映像表示装置 |
JP6170554B2 (ja) | 2012-07-01 | 2017-07-26 | バルコ・ナムローゼ・フエンノートシャップ | 投射器光学素子 |
CN103676436B (zh) * | 2013-12-20 | 2016-04-06 | 海信集团有限公司 | 一种用于投影的光源整形方法及结构 |
-
2014
- 2014-04-04 US US15/301,673 patent/US11067885B2/en active Active
- 2014-04-04 WO PCT/EP2014/056882 patent/WO2015149877A1/en active Application Filing
- 2014-04-04 CN CN201480077900.4A patent/CN106165412B/zh active Active
- 2014-04-04 EP EP14718935.1A patent/EP3127328B1/en active Active
-
2015
- 2015-04-02 TW TW104110854A patent/TWI681212B/zh active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203217229U (zh) * | 2013-03-01 | 2013-09-25 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种发光装置及投影系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015149877A1 (en) | 2015-10-08 |
US20170115554A1 (en) | 2017-04-27 |
TW201543078A (zh) | 2015-11-16 |
CN106165412B (zh) | 2023-07-07 |
EP3127328A1 (en) | 2017-02-08 |
EP3127328B1 (en) | 2023-05-17 |
CN106165412A (zh) | 2016-11-23 |
US11067885B2 (en) | 2021-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI681212B (zh) | 投射照明系統 | |
CN102652281B (zh) | 光合波装置及投影仪 | |
US8810740B2 (en) | Illumination optical system and image display apparatus | |
JP6413498B2 (ja) | 照明装置およびプロジェクター | |
TWI574098B (zh) | 雷射投影光源 | |
US9575403B2 (en) | Illumination optical system, projector, and projector system | |
US10678061B2 (en) | Low etendue illumination | |
US10830409B2 (en) | Light source module and projection device | |
US20140028985A1 (en) | Laser projector with reduced speckle | |
JP5028173B2 (ja) | 照明装置、投写型映像表示装置およびフライアイレンズ | |
US9470963B2 (en) | Lighting device and projection type video display apparatus | |
JP6304237B2 (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 | |
CN103597816A (zh) | 用于组合不同偏振的激光光束的装置和方法 | |
JP5807430B2 (ja) | プロジェクター | |
CN104516181A (zh) | 一种照明系统、投影机以及背投影系统 | |
CN114185232A (zh) | 显示装置 | |
EP2677358A1 (en) | Stereoscopic projection system | |
JP2000066140A (ja) | 液晶プロジェクタ | |
JP7257599B2 (ja) | 光源装置及び投写型映像表示装置 | |
JP2016057644A (ja) | 照明光学系および画像表示装置 | |
JP2015230866A (ja) | 照明光学系及び投写型表示装置 | |
US20120281186A1 (en) | Laser projection system | |
US9261650B2 (en) | Configurable optical coupling | |
TW202405546A (zh) | 具有光束轉向照明的投影機架構 | |
JP2017151449A (ja) | 照明光学系および画像表示装置 |