[发明专利]用于组合不同波长的光的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于组合不同波长的光的装置。本发明尤其涉及一种能够将红色、绿色、蓝色窄带光源的光组合为白光的照明单元。但本发明还涉及一种能够将白光分裂为红色、绿色和蓝色分光束的照明单元。

背景技术

基于光投影来成像的当前投影机基本上可以划分为2类：这种投影机为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三种颜色通道的每一种各设置一个成像元件(3P投影机＝3板投影机(3 PanelProjectoren))。在此给红颜色通道分配波长在600nm至780nm的波长间隔内的光。给绿颜色通道分配波长在500nm至600nm的波长间隔内的光。给蓝颜色通道分配波长在420nm至500nm的波长间隔内的光。

但还存在这种投影机，其中这种投影机仅仅利用成像元件并按照色序来工作(CS投影机＝色序投影机(Color SequentialProjectoren))。

可以以正如成像元件对光进行调制以便转发图像信息的方式来进行另一种分类。成像元件的扩展类使到达的光经受一种空间分辨极化调制。这种极化调制于是借助极化选择的光学元件而被转换为强度调制。必须给这类成像元件施加极化光。然而本说明书的焦点是用于另一类成像元件的照明装置，其中可以给所述另一类成像元件施加非极化光或仅仅部分极化的光。为此所需的照明装置应当能够预先准备非极化光用于施加。

如果宽带白光源被应用于3P投影机中，那么必须首先把白光分裂为红色、绿色和蓝色三种颜色。实现这一点的一种可能是电介质截止滤光片(Kantenfilter)的使用。截止滤光片的任务是对第一波长范围中的光几乎100％地进行反射，而在邻接的第二波长范围中应当使接近100％的光透射。波长范围邻接的区域称为滤光片边缘。如果在白光源的光路中放置滤光片边缘在500nm处的第一截止滤光片，那么首先把分配给蓝颜色通道的蓝色光与黄色光相分离。另外在该情况中，黄色光由绿色和红色光组成。如果现在在该黄色光的光路中放置边缘在600nm处的截止滤光片，那么使绿色光与红色光相分离。

在此哪个波长范围被反射或被透射取决于相应截止滤光片的构造。通常，对具有较小波长的波长范围进行透射而对较大波长进行反射的截止滤光片称为低通。对具有较小波长的波长范围进行反射而对较大波长进行透射的截止滤光片称为高通。

如果采用窄带光源、比如在CS投影机中LED的光，那么对于照明装置来说存在的任务是结合红色、绿色和蓝色窄带光源的光径并把光束引到所述一个成像元件上。又可以采用截止滤光片：比如把红色和绿色光的光径进行组合的第一截止滤光片、以及把蓝色光的光径与两个其它光径相组合的第二截止滤光片。

在此有问题的方面在于以下事实，即不但白光源的光、而且窄带LED的光通常不提供非极化的、而至少不完全极化的光。

但截止滤光片典型地借助电介质干涉层系统在通常透明的玻璃基片上来实现。然而干涉层系统在极化相关性方面具有特性，所述特性在这里所述的截止滤光片中证明是有缺点的。为了不把光的组成部分反射回自身中，也就是说以与光轴相倾斜的一个角度来布置截止滤光片。在此问题是，由此干涉滤光片的反射和透射行为是与极化有关的。尤其，不仅边缘(Kante)的位置、而且在与该边缘邻接的波长范围中的反射和透射与极化有关。在利用非极化的或仅仅部分极化的光工作的光源中，这导致光组成部分的错误引导。这一方面导致光损耗，  并且另一方面可能对相应的颜色坐标(Farbkoordination)产生不利的影响。

在本说明书中，光的蓝色组成部分所经过的光学路径称为蓝色通道。由光源发射的蓝色光的、到达成像元件的分量称为蓝色通道透射。相应地论及红色通道透射和绿色通道透射。光组成部分的错误引导当然导致通道透射的减少。

对通道透射的另一重要影响因素是该光源或者多个光源的角辐射特性。用于照明的光学元件和滤光片从而必须具有一定的角度接受(Winkelakzeptanz)，该角度接受通常用F数来表示。该F数与数字孔径(NA)成反比，所述数字孔径通过介质的折射率与照明锥体的半张角之乘积来定义。也就是说，F数越小，所要求的角度接受越大。在计算通道透射时必须一起考虑不同的入射角对截止滤光片的透射特性所具有的影响。不仅边缘的位置、而且在与该边缘邻接的范围中的反射和透射与入射角有关。为了对此加以考虑，在不同的入射角上以加权的方式积分。对于通道透射，这意味着对于入射角首先陡峭的边缘通过在不同角度上的积分而丢失陡峭性，并从而在边缘范围中的光被错误引导。

本发明的任务