用于數字投影的暗態遮光板制造技術

一種用于數字投影儀的光調制組件，包括：提供照明光束（18）的固態光源；具有多個可傾斜微鏡（66）的空間光調制器（60），每個微鏡驅動為相對于傾斜軸在提供亮態光的第一傾斜位置（64）與提供暗態光的第二傾斜位置（65）之間傾斜，并且其中微鏡在第一傾斜位置與第二傾斜位置之間傾斜時使照明光束沿著限定偏斜平面（67）的弧形路徑偏斜；以及與光軸（O）并排設置并且在來自微鏡的暗態光（23）的路徑上的遮光板（30），所述遮光板具有適用于吸收來自空間光調制器上的微鏡的暗態光的光捕集表面（54），所述光捕集表面具有多個以斜角從光捕集表面向外延伸的凸出鰭片（32）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用來形成和投影數字圖像的儀器，并且更具體地涉及一種經改進的儀器和方法，用來與吸收由光吸收產生的伴熱一起來吸收從光調制器中排出的未使用的暗態光。
技術介紹
為了與傳統的高端膠片投影系統競爭并且提供稱為電子或數字電影的技術，數字投影機必須能夠達到大約10，000流明的亮度級別，投影到對角線是大約40英尺大小的屏幕上。屏幕的范圍需要在任何地方是5，000流明至40，000流明。除了這樣苛刻的亮度需求，這些投影機還必須提供高分辨率(至少2048x1080像素)并且提供大約2000 1的對比率和寬闊的色域。某些商業化的數字電影投影機設計已證實能達到這種性能級別。然而，為了數字 電影系統的廣泛采用，仍然必須克服可用性和成本方面的重大障礙。通常，滿足必要的性能需求的數字投影儀每個花費超過$50，000，并且所述投影儀使用的高瓦數氙弧燈每隔500至2000小時就需要更換，而典型的燈更換成本通常超過$1000。多色數字電影投影的投影解決方案中廣泛使用的一種空間光調制器(SLM)為數字光處理器(DLP)，所述數字光處理器是得克薩斯州達拉斯市的德州儀器公司(TexasInstruments, Inc. , Dallas, TX.)開發的數字微鏡裝置(DMD)。以DLP為基礎的投影機已展現可為大多數投影應用，從桌面到大型的電影院，提供必要的光通量、對比率和色域的能力。DLP裝置在許多專利中有描述，例如，Hornbeck的第4，441，791號美國專利、第5，535，047號美國專利以及第5，600, 383號美國專利。重要的是，DLP裝置可與固態光源(例如激光器)一起使用。眾所周知，在相對光譜純度和潛在高亮度級別方面，激光器優于其他類型的光源。固態激光器有望在聚光本領、耐久性以及總體光譜和亮度穩定性上提高。激光器的使用可顯著降低照明系統的成本，并且同時可提供與數字電影應用相容的提高的色域和足夠的亮度級別。與投影應用有具體關系的激光器陣列包括各種類型的VCSEL陣列，其包括來自加利福尼亞州桑尼維爾市慧視公司(Arasor, Sunnyvale, CA.)的VECSEL (垂直外腔面發射激光器，Vertical Extended CavitySurface-Emitting Laser)和 NECSEL (諾法洛外腔面發射激光器，NovaluxExtended Cavity Surface-Emitting Laser)裝置。在使用帶有DLP和其他微機械裝置的激光器照明時，必須解決的問題包括未使用的暗態光或“廢棄”光的產生以及因嘗試吸收未使用的廢棄光引起相應熱量的產生。暗態光或廢棄光是DLP調制方案中不可避免的副產品。為了解暗態光是如何產生的，首先追蹤調制光的路徑是有用的。參考圖I的示意圖，投影儀10具有紅色、綠色和藍色光調制組件40r、40g、40b，每個組件各自具有對應的光源12r、12g和12b。光源12ι■具有紅色激光器或其他小角(f/6或更高)固態紅色光源；光源12g具有綠色激光器或其他小角固態綠色光源；光源12b具有藍色激光器或其他小角固態藍色光源。在每個光調制組件40r、40g和40b中的光路遵循相同的基本模式。來自光源12r、12g或12b的照明光束被導向穿過透鏡50、積分器51和其他調節光學器件，到達薄膜二向色表面68上。二向色表面68經處理以根據入射光的入射角來反射或透射入射光。入射照明從二向色表面68反射到微鏡空間光調制器60 (例如，DLP裝置)上，所述微鏡空間光調制器將調制光穿過二向色表面68反射回去并到達二向色組合器82。二向色組合器82具有二向色表面84的排列，二向色表面根據波長選擇性地反射或透射光，使來自每個光調制組件40r、40g和40b的調制光組合到穿過投影光學器件70的單個光路上，所述投影光學器件將空間光調制器60的圖像投影到投影表面(未圖示)上。對于如圖I中的投影儀10的投影機布置，暗態光或廢棄光是未使用光，這些光被偏斜，使其不會沿著調制光用來投影到投影表面的路徑反射。圖2的示意側視圖顯示光如何通過DLP空間光調制器60中用于紅色、綠色或藍色顏色通道的任一通道的微鏡66而改變方向。入射的激光照明光束18入射在空間光調制器60的表面上。響應于用于輸入數字圖像的數字圖像數據，微鏡66可傾斜，每個微鏡66驅動為相對于傾斜軸在第一傾斜位置64與第二傾斜位置65之間傾斜。在第一傾斜位置64，微鏡66使照明光束18偏斜，從而沿著光軸O提供亮態調制光22。在第二傾斜位置65，照明光束18遠離光軸O定向，從而提供暗 態廢棄光23。微鏡66在第一傾斜位置64與第二傾斜位置65之間傾斜時，使照明光束18沿著限定偏斜平面67的弧形路徑Q偏斜。廢棄光23 —旦產生就必須用某種方式予以容納和吸收，以防止所述廢棄光任意地從底座或其他表面反射并且無意中泄露回到用于調制光22的光路中。這將使圖像對比度降級并且也將損壞顏色保真度和整體圖像質量。一個相關問題是，吸收強光能級(例如，由光調制組件40r、40g和40b產生的光)時會產生熱量。必須消除這種熱量以防止投影儀過熱。進一步將此問題變復雜的是，對于必須處理掉的廢棄光23的量在任何時間存在某種不可預知性，因為這個量取決于圖像內容并且在數字運動圖片中的幀與幀之間可以有變化。吸收多余光和驅散因吸收而產生的熱量的傳統解決方案使用擋板的安排，所述擋板可連接到散熱器裝置，在某些情況下進一步用強迫通風冷卻加以補充。所述問題的某些解決方法還嘗試將光和熱量吸收功能結合到單個元件中。例如，Rodriguez的專利技術名稱為 “Honeycomblight and heat trap for projector” 的第 6，109，767 號美國專利，通過在通風路徑采用涂覆的蜂窩元件，而對于高架投影機將光捕集和熱量驅散功能結合起來。Tausch 的專利技術名稱為 “Light trap and heat transferapparatus and method，，的第7，128，429號美國專利，描述了在固化燈裝置中用于吸收多余光和熱量的金屬回絲材料的使用。這些方法已查明不能提供與數字電影投影機相聯系的高強度激光所需的性能級另O。尚未解決的一個具體問題涉及由微鏡空間光調制器60產生的光束的運動模式。在過渡時間間隔期間，微鏡66在提供調制光22的第一傾斜位置64和提供廢棄光23的第二傾斜位置65之間樞轉，在此過程中反射光描繪出弧形路徑Q。盡管在微鏡樞轉期間的這個過渡時間間隔很短，大概是毫秒的小部分，但是跨過弧形路徑掃射暗態光的累積效應使抑制多余光和產生的所得熱量的任務變復雜。因此，可以看出，仍然需要一種以簡單、成本效益高的方式在高端數字投影系統中有效消除暗態光和廣生的相關熱量的解決方案。
技術實現思路
本專利技術的目標是解決對于消除投影儀光路中的暗態光并消除由所述暗態光產生的熱量的需要。以此為目標，本專利技術提供一種用于數字投影儀的光調制組件，包括提供照明光束的固態光源；設置在所述照明光束的路徑上的空間光調制器；所述空間光調制器具有多個可傾斜微鏡，每個微鏡驅動為相對于傾斜軸在提供亮態光的第一傾斜位置與提供暗態光的第二傾斜位置之間傾斜；其中所述微鏡處于第一傾斜位置時，使照明光束沿著光軸偏本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·J·科爾曼，J·馬扎雷，J·R·基爾舍，
申請(專利權)人：伊斯曼柯達公司，
類型：
國別省市：