去除由微透镜阵列集成器产生的散射旁瓣的系统和方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于照射一个光学器件的光照射系统和方法。背景技术
众所周知，利用微透镜阵列集成器可提供高强度，均匀的照射，例如用于图象投影系统。通常，提供一个高强度灯，典型地都带有一个抛物面反射体，通常沿单轴直接照射。所述光在空间强度上依照与所述灯的相对位置的变化而变化，所以提供一对间隔集成板，每个板由相应的微透镜阵列组成。经过每个微透镜组的光由一个光中继透镜系统直接射向图象平面。因此，所述集成板用于映身来自不同的优选点的灯，所述优选点的总合产生了均匀照射。
该结构产生地一问题是从灯发射的一部分光，包括直射和反射光线，是不准直的，并且因此朝着发散角进行照射。这依次引起所谓的旁瓣，其中进入第一集成板的一微透镜的光被折射向一个第二集成板的非对应的微透镜。接着导致光线既不射向图象平面也不指向陡角度方向。在两种情况下，所述杂散光能够对系统的工作产生不利影响。具体是，由这些旁瓣产生的杂散光能够从光路中的不同物体上散射，使系统的对比度打折扣。这些微透镜阵列是从灯产生均匀图象最常用的方法，并且随着其尺寸的减小，增加了旁瓣的强度。
本发明的目的是提供一种均匀和有效照射同时去除旁瓣照射的光照射系统。通过由权利要求1限定的根据本发明的光照射系统可达到所述目的。另外本发明的有利实施例由从属权利要求限定。
JP11-1160791A涉及一种用于投影显示装置的照射光学器件。所述系统包括一个具有一凹反射器的灯，一对由光导隔开的微透镜阵列集成器，和一个中继透镜系统。在所述系统中，为了降低光损失和提高效率，提供光导以将光从第一透镜阵列板的微透镜引导到第二透镜阵引板的微透镜。因此，离轴光线显然是被引导到第二微透镜阵列上，而不是被吸收。
EP 0 773 456 A2提供一个放大透镜和显示装置，其中透镜对可以通过管状结构支持在相应位置上。假定透镜对组的轴一般是会聚的，并且所述管状结构由黑色树脂形成。那么利用所述结构作为混合的放大透镜用于显示。发明内容
根据一实施例，本发明提供一组挡板，例如，在各个微透镜或者集成板的微透镜阵列之间具有光吸收壁的导管或者薄板，以阻止旁瓣光线的传播。
这些已抑制的旁瓣光集成系统特别地用于图象投影系统，其中杂散光减小对比度并且可导致假像和使象质量下降。光集子系统例如被插入在灯和象平面之间。
应该注意，当光的一部分在光导管或者挡板阵列中损失时，该光被认为是所产生的杂光，并且因此基本上不认为它的损耗会降低系统的效率。这样，通过去除或减小这些杂光，通过确保高的图象对比度和减少假像改善了其性能。
所述导管或者挡板阵列优选是非反射的，因为通过反射它们的不正确的传输轴，并因此将这些光线以一个产生不需要的散射光的非理想角从集成系统中出射。
根据优选实施例，成像装置是长方形的，并因此所述集成镜片光被设计成在其焦平面上产生均匀的长方形照射。在该系统中，其中微透镜位于一个具有不相等的水平和垂直间隔的长方形阵列中，旁瓣光线的定量效应是各向异性的，使旁瓣的强度在较小尺寸的微透镜中增强。因此，如图2所示，Y轴瓣比X轴瓣具有较大的强度。因此所述问题不对称地提出。因此，例如沿Y轴在微透镜的连续行之间可以提供一组平行薄板。而这基本上不改变X轴旁瓣的强度，Y轴旁瓣基本上将被减弱。通过提供薄板代替导管或者管，使热损耗增加，简化了结构，且光损失降低，具有一些剩余的杂散光。
在导管或者管的情况下，沿两轴的旁瓣被抑制。所述阵列优选由长方形管结构组成。为了提供空间效率，相邻集成结构的壁优选是公用的。所述壁优选是涂覆不反射的黑色涂层，以吸收入射在其上的光。在微透镜阵列和导管阵列之间，可提供一空气间隔用于无源的或者强制的对流。导管阵列的外部可提供一用于对流或者辐射冷却的表面区域。虽然其它材料可能也适合，但是导管仍优选由耐热导热材料形成，如铜或者铝。
因此，本发明的一个目的是提供一个具有一对间隔的集成微透镜阵列的微透镜集成系统，其特征在于在相应集成器的微透镜元件之间设置一个导管以吸收杂散光。
本发明的还一目的是提供一个用于微透镜集成系统的导管阵列，它具有一组与微透镜阵列结构相应的长方形孔并且具有一非反射表面。
本发明另一目的是提供一个光照射装置；包括一个照射源；一沿所述照射源的照射路径设置的第一微透镜阵列；一个导管阵列，它具有与所述第一微透镜阵列的多个所述微透镜相应的孔，所述导管阵列具有非反射光吸收壁；一个第二微透镜阵列，与所述导管阵列对准以使通过所述第一微透镜阵列的相应微透镜的光线和不隔断所述不反射光吸收壁的光线相交于所述第二微透镜阵列中的相应的透镜；一个中继光学结构用于将从所述第二微透镜阵列发射的光聚集在焦平面上。
本发明的再一目的是提供一种用于均匀和有效照射光学器件而去除旁瓣照射的方法。根据本发明权利要求9所限定的方法可达到本目的。
这些和其它目的将从评述附图和优选实施例的详细描述中明显表示出来。附图说明
图1表示具有一对相应微透镜阵列的现有的集成器；
图2表示光线通过图1的集成器的光路，表示旁瓣路径；
图3表示根据现有技术的用于长方形集成阵列的旁瓣光线分布模型；
图4表示根据本发明第一实施例的具有在微透镜集成板之间插入导管阵列的集成器，提供隔离的光传输通道；
图5表示光线通过图3的集成器的光路，表示阻止旁瓣路径；
图6表示本发明导管阵列的正透视图；
图7表示根据本发明第二实施例的集成器，所述集成器具有插入在集成板微透镜的行之间的薄片阵列，提供非轴向的隔离的光的传输通道。具体实施方式
如图1-3所示，从投影仪灯1发射的光的一部分对于集成微透镜阵列2相对离轴，使旁瓣3产生。这些旁瓣3包括在一对非对应的微透镜阵列2、4之间传输的光线，并且从光路中的各个散射表面散射和使其到达引起系统的对比率退化的屏幕。另外，一部分以陡角度入射到图象装置6上，而产生假象。
图1是原始旁瓣3的示意图。非准直光线10从一微透镜11传输到第二集成板4的那些微透镜12、13上，它们并不与其直接对准。这些旁瓣3的强度非常强是微透镜11、12、13、14尺寸的函数(如图2)。当这些微透镜11、12、13、14的尺寸角小时，这些旁瓣3的强度增加，并因此增强光学系统的杂射光。
图3表示在ASAP中因来自集成透镜2、4的杂射光模拟产生的旁瓣3，和在中心正方形中显示图象装置6的照射主图象。注意因为透镜11、14在该方向的尺寸小，所以y瓣21比x瓣22强。
根据本发明，在集成板2、4中一对相应微透镜由一个导管100隔离。因此，隔断了来自第一阵列2的离轴光线101，并防止其达到相对阵列4的另一微透镜。由此，减少了通常引起对比度损失的杂散光。通过在集成板2、4之间设置管结构102(如图4所示)，去除了在两个板2、4的微透镜11、12、13、14之间的串扰。这样，由导管100阵列的壁阻止和吸收非准直光线101，并防止与非对应的的集成微透镜12、13相互作用。在这种方式中，来自第一集成阵列2的各个微透镜11的孔径仅用第二集成阵列4的相应微透镜14中继，并成像在光学中继104的理论平面103上。
更详细的如图5所示，与图2所示的现有技术的实施例比较，去除了离轴光线101，使得杂散光减少。
图6更详细地表示导管100阵列的透视图。该导管100阵列是长方形的，并且典型地由系统的功能和尺寸控制其尺寸和比例。例如，在具有纵横比为4∶3的硅液晶投影仪系统中，微透镜阵列2、4例如被设置成如5×4平凸微透镜阵列，每一透镜具有4∶3的比率。导管100阵列的间隔与各个微透镜对11、14的尺寸相等，具有相同的纵横比4∶3。导管100阵列位于相应阵列2、4之间并优选地具有接近各个透镜边缘末端的孔105，以允许空气循环。为了防止漏光，可设置挡光板(未示出)。
另外，各个导管100的壁优选是非反射式的且是吸收式的，使离轴光线101在集成元件11、100、14中衰减。从出射微透镜14发射的离轴光线101也将导致杂散光和对比度的降低。
导管100阵列的壁优选是导热的，允许在阵列的周围散热。这样，可以在长方形阵列中形成的铝或者铜片上设置一个导电的黑的粗糙涂层。
图7是本发明的一个实施例，其中提供有将微透镜行以较小(垂直)尺寸隔开的薄平板200。为了简略，图示中只示出了集成阵列的五个微透镜211。但是，可以理解，集成板由微透镜的所有阵列组成，例如5×5不对称阵列。
如上所述，在小尺寸的微透镜中旁瓣3的强度更强。例如，如图2所示，清楚可见旁瓣沿Y轴21比沿X轴22增强。因此，根据本实施例，利用薄平板200代替例1中的导管100，以使相邻微透镜12、13、14只在微透镜的较小方向(即在如图2所示Y轴21方向)上被光学隔离。这些平板200被涂覆非反射的黑涂层，以使任何入射在其上的光线将被吸收。图7下部示意性地表示所述平板200阵列的正透视图。例如，板200可以由相对粗糙的，非反射表面的已阳极氧化处理的黑铝片形成。
与导管100结构比较本实施例具有两个优点，在微透镜11、12、13、14情况下，其一侧比另一侧更小。第一它实际结构更简单，和第二因为较大间隔距离，为了冷却的目的在所述结构中更容易进行空气的循环。
本发明还包含由本领域技术人员能理解的变化和改进。例如，微透镜的其它结构。尤其是为了代替本申请，如可以利用六方形阵列，在这种情况下，导管可以例如是圆形的或者椭圆的。本申请的范围只由后附的权利要求进行限定。