[发明专利]颜色相关的孔径光阑有效

专利信息
申请号: 201380018943.0 申请日: 2013-03-15
公开(公告)号: CN104220920B 公开(公告)日: 2017-12-22
发明(设计)人: J·鲍伦;S·C·雷德;A·F·库尔茨 申请(专利权)人: 图像影院国际有限公司
主分类号: G02B27/00 分类号: G02B27/00;G02B5/00;G03B21/14;H04N9/31;G02B26/08
代理公司: 北京市金杜律师事务所11256 代理人: 王茂华
地址: 爱尔兰*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 颜色 相关 孔径 光阑
【说明书】:

相关申请的交叉引用

要求题为“Color Dependent Aperture Stop”、于2012年4月3日提交的美国临时专利申请61/686,318的优先权,其整体通过引用方式被并入于此。

本发明与同本发明同时提交的、题为“Projector Optimized for Modulator Diffraction Effects”的第PCT/____________号[代理人案号I0002/869626]国际专利申请相关。

技术领域

本发明一般涉及用于电影显示的体系和方法,并且更具体地(虽然不必排它地)涉及具有孔径光阑尺寸及形状的投影透镜和具有孔径光阑尺寸及形状的照明系统,其中此二者或任一者可以在尺寸或形状上作为波长的函数而变化。

背景技术

在光学设计中,一个光学系统可能紧随着另一光学系统。在这种情况下,有效地将光从一个系统耦合到另一个系统可能是重要的。这可以通过例如使用三种考虑来完成。

首先,离开第一系统的光的工作f数(f-number)可与进入第二系统的光的工作f数相匹配,这可以帮助使光的轴向光束被有效地耦合。有效的耦合可以涉及成本和光通量。如果第一系统的f数小而第二系统的f数较大,那么通过将它们连接在一起,一些光可能会损失。如果第一系统的f数大而第二系统的f数较低,那么没有或者大体上没有光被损失但是第二系统“太昂贵”,因为它被超安全标准设计以工作在较大的孔径尺寸。因此,一种方法是将两个系统匹配起来。用于优化光学子系统之间的光的有效耦合的第二条件是确保第一系统的出射光瞳的定位可以与第二系统的入射光瞳的定位相同,这可以帮助光的离轴光束被有效地耦合。最后,任何在第一系统中完成的渐晕可以由第二系统中类似的渐晕相匹配。作为场位置的函数的渐晕(Vignetting)可以用来改变有效f数。假设光瞳定位和渐晕是在光学设计中被仔细考虑的细节,且假设系统具有圆对称性,那么工作f数、NA、锥角或者f数中的任一个(在无限共轭系统中)都可以用作匹配的标准。

在孔径光阑不再是圆形时(例如在光瞳掩模被使用时),先前的项不再是常数而是作为角度的函数而变化。然而在某些角度下仍然存在最大半径,其对应于最大锥角和NA以及最小工作f数或f数。光学部件可以被设计成在这种条件下工作,因此与之前同样的匹配标准可以被使用。然而,可能要强加一个附加的条件,即第一系统的出射光瞳的形状和定向要与第二系统的入射光瞳的形状和定向相匹配。

匹配工作f数的原理通常被用在投影仪中的投影和照明光学部件的设计中。尤其,这被使用在DPL电影投影仪中,其使用由Texas Instruments Inc.of Dallas,TX提供的数字微镜器件(DMD)。DMD空间光调制器已经被成功采用在包括满足DC2K数字电影分辨率标准的数字电影设备的数字投影系统中。效率测量已经在这些使用DC2K芯片的系统上被执行,并且发现效率优化原理是有效的;然而,对于利用新的DC4K芯片的系统,没有发现原理同样有效地起作用。

独立于包括基于DMD和LCOS的投影仪的数字投影技术的发展,激光投影技术随着激光的发展已经逐步发展在相当独立的道路上。一个示例是在论文"Laser Digital Cinema Projector,"by G.Zheng et al.,Journal of Display Technology,Vol.4,pp.314-318(2008)中描述的系统,这个系统将激光改进到传统的基于2K DMD的数字电影投影仪中。在“A Laser-Based Digital Cinema Projector”,by B.Silverstein et al.(SID Symposium Digest,Vol.42,pp.326-329,2011)中描述的第二示例性系统描述了使用2K DMD空间光调制器和普通光学部件的激光投影仪。

为了支持激光投影仪的发展,使用红色、绿色和蓝色激光执行了透射实验。不可接受的效率损失在激光波长和4K DMD器件的各种组合中被观察到。这些损失可能是由于增加的DC4K芯片的较精细的节距衍射。衍射在传播波(例如光波)遇到障碍物且其行为被修改时出现。例如,这可以发生在障碍物的尺寸与波长相似且障碍物包括多个、紧密排列的缝隙时。这还可以导致无法根据几何光学推断的光分布的复杂散布。

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