[发明专利]光束宽度控制器及采用同一装置的图象投影仪

说明书

本发明涉及一种光束宽度控制器和一种采用同一装置的图象投影仪，更具体地涉及这样一种光束宽度控制器和采用同一装置的图象投影仪，其中即使目标位置的垂直尺寸和水平尺寸不同，也能保证光束有效的照明。

一般地，常规光束宽度控制器通过耦合或组合棱镜或透镜来减小光束的宽度。图1示出一种以棱镜耦合方式控制光束宽度的方法。如图所示，当入射角为i宽度为h的光束入射到角为α折射率为n的第一棱镜p1时，光束被棱镜p1折射和弯曲。弯曲后的光束再以入射角i入射到角为α折射率为n的第二棱镜p2。入射光再次由第二棱镜p2折射并转换为具有宽度h’。

同时，图2示出一种根据Kepler方法通过组合透镜来控制光束宽度的方法。如图中所示，当宽度为h的光束入射到第一透镜L1时，光束由第一透镜L1折射并传向焦点F。当将焦点处于与第一透镜L1的焦点相同位置的第二透镜L2与第一透镜平行放置时，折射光被转换为具有宽度h’。

然而，以这种方法减小光束宽度的常规光束宽度控制器使用大量部件。因此，它们的位置精度变得很重要，使其结构复杂。即使这种结构是可能的，也增加了其生产成本。

在以Kepler方式组合透镜的情形下，必须保证第一透镜L1和第二透镜L2之间的预定距离。如果用它们构成整个系统，则装置尺寸变得较大或者降低了光束利用效率。

因此，本发明的第一目的是提供一种简化部件并且便于减小光束宽度的光束宽度控制器。

本发明的第二目的是提供一种采用这样一种光束宽度控制器的图象投影仪。

为了完成第一目的，提供一种光束宽度控制器，包括：一个折射率为n2的光束宽度控制镜，所述镜具有与台面成角α1的第一表面，所述镜还具有与台面成角α2的第二表面，所述第二表面具有一个反射层，用于对经过折射率为小于n2的n1的介质入射到所述第一表面上的光束进行反射，其中所述第二表面的大于角α1的角α2等于α1+1/2×arcsin{[cosα1×(n²sin²α1)^1/2-sinα1×(n²-cos²α1)]/n²}，其中n2等于n。

为了完成第二目的，提供一种利用一种光束宽度控制器的图象投影仪，包括：

一个光源；

光束宽度控制装置，具有一个折射率为n2的光束宽度控制镜，所述镜具有与台面成角α1的第一表面，还具有与台面成角α2的第二表面，所述第二表面具有一个反射层，用于对经过折射率为小于n2的n1的介质入射到所述第一表面的光束进行反射，其中所述第二表面的大于角α1的角α2等于α1+1/2×arcsin{[cosα1×(n²sin²α1)^1/2-sinα1×(n²-cos²α1)]/n²}，其中n2等于n；

图象显示装置，用于利用受所述光束宽度控制装置控制的光束宽度显示一个图象；

一个投影透镜，用于对在所述图象显示装置中所形成的图象进行放大；以及

一个屏幕，用于对所述投影透镜所聚焦的图象进行投影。

图1是显示以耦合棱镜方法用常规光束宽度控制器对光束宽度进行控制的原理的截面图；

图2是显示以耦合透镜方法用常规光束宽度控制器对光束宽度进行控制的原理的截面图；

图3是显示根据本发明第一实施方式的光束宽度控制器以及由光折射原理传播的光束入射路径的截面图；

图4是显示经过本发明的光束宽度控制器传播和入射的光束的宽度变化的截面图；以及

图5是根据本发明第二实施方式的图象投影仪的截面图，其中采用了第一实施方式的光束宽度控制器。

下面，参照附图描述本发明的最佳实施方式。

参照图3和图4，本发明的光束宽度控制器由一个折射率为n2的光束宽度控制镜组成，该镜具有第一表面10和第二表面20，第一表面10与台面成预定角α1，第二表面20与台面成预定角α2，该镜还具有一个反射层，用于对经过折射率为n1的介质入射到第一表面10的光束进行反射。

第一表面10的倾斜角α1小于第二表面20的角α2，第二表面具有反射层。对于每个折射率具有n2＞n1的关系，并且n2处于1.4至2.0的范围内。

当光束垂直入射到光束宽度控制器的第1表面时，光束根据折射原理以角α3传向第二表面20。在第二表面，入射角为α8。光束以这个角被反射并入射到第一表面10。