TW202405546A - 具有光束轉向照明的投影機架構 - Google Patents

Abstract

描述了一種多色光學組件以及一種為具有基線光束的多色基線投影機的圖像提供高亮的方法。光學組件可以具有光學高亮器光線路徑，光學高亮器光線路徑提供傳遞至成像器的被轉向的光的高亮器光束。在多色光學組件中的空間相位調製器之後，光損失可以減少，亦即更有效地利用光。提供了一種在不使用偏振光的情況下為具有基線光束的多色基線投影機的圖像提供高亮的方法。

Description

具有光束轉向照明的投影機架構

本發明涉及一種多色光學組件（multicolored optical assembly）以及一種用於向具有基線光束（baseline light beam）的多色基線投影機（multicolored baseline projector）的圖像提供高亮的方法，該光學組件具有光學高亮器光路（optical highlighter light path），該光路提供遞送至成像器的被轉向的光的高亮器光束（highlighter light beam）。

在WO2020/057150中描述了一種經由角度組合（angular combination）將高亮光束和基線光束組合在一起的投影機，參見圖3。在最佳的情況下，高亮光束和基線光束所佔據的角度空間（angular space）的直徑可以是對應於成像引擎（imaging engine）的接受角的（acceptance angle）直徑尺寸的一半（參見本文的圖9a）。當兩個光束按角度組合時，彼等不可能共用相同的角度，因此在這種角度空間中不會重疊，這是合乎邏輯的結果。這對於遠心光束是正確的，而在非遠心光束的情況下，角度空間中的有限重疊是可以接受的。在光束組合之前應用來自漫射器（diffuser）的全向角度擴展（omnidirectional angular spread）的情況下，成像引擎的光圈的最佳「填充」是當高亮器光束和基線光束表示為兩個不重疊的圓圈時，每個圓圈的直徑都是完整的引擎的光圈直徑的一半，亦即根據該引擎的角接受度。然而，這是理論上的最大值，因為此外，有必要考慮避免在兩條光路中的每條光路中的各光學部件之間的干涉所必需的一些角度間隔。在這樣的系統中，在兩個光束組合的平面之後也沒有供放置漫射部件的餘地（room），因此不可能更多地擴展角度，這對出射光瞳（exit pupil）中的去斑（de-speckling）和峰值輻射（peak radiance）（亮度）減少有好處。由於成像引擎中類似飛利浦棱鏡（Philips prism）或者投影透鏡或者像特定的光圈那樣的其它部件的某些部件的取決於角度的影響或漸暈效應（vignetting effect），這種已知的投影機佈置對於光學均勻性也不是最佳的。在這種情況下，有些具有特定角度的光線比具有其它角度的光線受到的影響更大。出於同樣的原因，來自高亮光束和基線光束的光線如何受到影響也可能存在差異，這可能導致圖像中出現偽影（artefact）。

現有技術系統通常只能對沿指定方向的高度偏振光很好地工作，並且每次偏離該高度偏振狀態都將產生光損失或圖像偽影。

此外，現有技術的投影機描述了光是如何被傾泄（dumped）的，以及這種光可以被回收並可能被轉向回到目標上。

傳統的光回收是低效的解決方案，因為光在被重新使用之前必須通過幾個光學部件。光將經受到例如衰減、吸收，或者其將從系統中逸出（例如經由積分棒（integrator rod））。在本解決方案中，無需在其路徑中添加部件即可收集光。

現有技術確實提到了相位調製器（phase modulator）的使用，但是彼等沒有討論從相位調製器收集鏡面反射光（specularly reflected light）。相反地，彼等僅涉及將可能從積分棒逸出的光返回朝向光源送回的常規方式。

現有技術的AM系統的另一個缺點是高亮器光束的亮度增益有限。

本發明的目的涉及提供一種多色光學組件以及用於為具有基線光束的多色基線投影機的圖像提供高亮的方法。光學組件可以具有高亮器光路，高亮器光路提供傳遞至成像器的被轉向的光的高亮器光束。高亮路徑可以改裝至現有的基線投影機。本發明的另一個目的是使多色光學組件中的空間相位調製器（spatial phase modulator）之後的光損失最小化，亦即更有效地使用光。此外，還揭露了一種在不使用偏振光的情況下為具有基線光束的多色基線投影機的圖像提供高亮的方法。

本發明的實施態樣可以涉及並提供以下一項或多項： 投影機，尤其是多色投影機； 用於組合及／或調製光束的光學組件； 用於將高亮器光路改裝到現有基線投影機的光學組件； 高亮投影機，尤其是多色高亮投影機； 用於組合及／或調製光束的方法； 用於投影圖像，尤其是投影多色圖像的方法。

本發明的一些實施態樣涉及藉由將多個光束組合成均質化光束（homogenized beam）（例如，通過積分器（integrator））來為投影圖像或在投影圖像中生成用於高亮的光束，該均勻光束照亮空間相位調製器，利用該空間相位調製器將光轉向到將圖像平面中的高亮位置。

在本發明的任何實施態樣中，較佳選擇高亮器光束的PSF使得來自空間相位調製器的鏡面反射光或透射光可以被收集，即可以被使用或再使用。

本發明的實施態樣的優點是在高亮器光束中的優異的亮度增益。對於調幅系統，高亮器光束中的增益最多為2倍。當使用繞射元件時，這可以是4倍。本發明實施態樣可以獲得50倍的增益。這種增益改善係與使光轉向有關，使得大量光可以集中在光束轉向投影機中的一點上。這可藉由將高亮器光束會聚到空間相位調製器及／或中間目標圖像上來實現。

本發明的實施態樣具有大的高亮峰值係數（highlighting peak factor）。高亮峰值係數是小目標中的亮度除以100% FSW目標中的亮度。表1中給出了中心螢幕的各值的一覽：

目標區域	目標中的最大亮度
100%	52.8 cd/m 2（燭光／平方公尺）
6.25%	626 cd/m 2
1%	2876 cd/m 2
0.04%	5249 cd/m 2

表1示出了如何能在減小目標區域時顯著增加目標區域中的最大亮度。本發明的實施態樣可獲得至少4倍初始值的亮度，例如至少5倍、至少10倍、至少15倍、至少20倍、至少30倍、至少40倍，以及最多50倍。

對於高亮器光束，較佳例如在所謂的LDA（laser diode aggregated，雷射二極體匯集）源中組合多個雷射光束，在LDA源中使光束彼此盡可能靠近，亦即經由「刀刃磨邊（knife edging）」技術。這種組合的光功率進入積分器，諸如橫截面盡可能小的光纖。諸如光纖尺寸的積分器尺寸將會影響PSF的尺寸。在離開諸如光纖之類的積分器之後，光一種顏色一種顏色地進入空間相位調製器。

基線光也可以來自雷射二極體陣列，例如雷射二極體匯集（LDA）源，但由於積分器，亦即光棒更大，亦即直徑或橫截面積更大，因此展度（etendue）限制要小得多，使得匯集就不那麼重要。還要注意，諸如棒之類的基線積分器對於3種顏色是常見的，在3個LDA之後積分器例如棒，總共也是3個。

高亮器光束的多個光束可以照亮同一組的一或多個成像器。一些這樣的實施態樣的優點是顯著增加可用於高亮的光預算。任何實施態樣都可以包括基於活塞的空間相位調製器（piston-based spatial phase modulartor），並且一些這樣的實施態樣的優點是增加用於光轉向的基於活塞的空間相位調製器的可靠性。

本發明的一些實施態樣提供一種光學組件，包括多個空間相位調製器，尤其是基於活塞的空間相位調製器，其中，每個空間相位調製器都可以由來自不需要偏振的準直光源的光束照射。控制系統可以設置空間相位調製器中的每一個以應用相移（phase shift），從而將光轉向至共同的目標或圖像平面。由每個空間相位調製器轉向的光可以在目標圖像上提供具有較大的光強度的區域和具有較小的光強度的區域。本發明的實施態樣具有空間相位調製器，其利用在空間相位調製器和目標圖像之間的會聚的未被轉向的光束和會聚的被轉向的光束而將光轉向較小的（中間）目標圖像。

由每種顏色的空間相位調製器所轉向的光可以組合成一個高亮光束，然後將與基線光束組合，其中，高亮器光束和基線光束以銳角α會聚。從空間相位調製器（例如，每種顏色一個），例如以R、G和B離開的光束係例如與二向色鏡（dichroic mirror）組合，並將與一個高亮器光束共用相同的光軸，該高亮器光束將與基線光束組合。第一二向色鏡可以組合兩種原色，諸如紅色和綠色光束，第二二向色鏡然後將第三種原色，例如藍色光束添加到組合的紅色和綠色光束。

高亮器光束和基線光束可以在目標圖像處組合，並且組合光束可以照亮成像器，該成像器可以包括一個或三個空間光調製器以及像棱鏡那樣的其它光學元件，諸如TIR（total internal reflection，全內反射）棱鏡和投影透鏡。

在一些實施態樣中，在共同目標圖像處組合的高亮器光束和基線光束的光軸之間的角度係小於包括成像器的光學系統的接受角的最大邊界的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6等。在一些實施態樣中，在共同目標圖像和成像器之間的光路中提供至少一個光學漫射器。光學漫射器係較佳增加組合的被轉向的光的角度擴展。

本發明的一方案提供一種多色投影系統，其包括可運行而發射光的一或多個光源，以及包括光學組件，光學組件佈置成將來自一或多個光源的光引導成一或多個分離的準直光束。高亮器光束的每個光束係照亮空間相位調製器的有效區域。每個高亮器光束以銳角，較佳不超過10度會聚到目標圖像平面上。該目標圖像平面是高亮器光束和基線光束相組合的地方。提供光學組件以將每個高亮器光束會聚在空間相位調製器上，空間相位調製器本身佈置成調製高亮器光束中的至少一者的光。

本發明的另一個方案提供為投影的圖像中的高亮提供光的系統和方法。在一些實施態樣中，至少一個經調製的光束（例如，由空間相位調製器調製的光束）與基線光束（例如，提供均勻照明的光束）組合。高亮器光束和基線光束係較佳在角度空間中具有相同或相似的覆蓋範圍。這有利地允許使用相同的光學漫射器來漫射來自經調製的高亮器光束和基線光束兩者的光，從而增加組合的高亮器光束和基線光束的角度範圍，而沒有嚴重的光損失。

在實施態樣中，基線光束係與高亮器光束組合，其中基線光束在角度空間中具有與高亮器光束相同或相似的覆蓋範圍，高亮器光束係藉由將來自例如雷射源的多個單獨光源的光收集到積分器或其它用於均質化的工具而生成，用於均質化的工具諸如為光纖（例如，具有為0.2的數值孔徑（「NA（numerical aperture）」）和例如約0.43×0.23毫米切口的光纖）。來自經來自光纖的光照射的SPM之光和來自基線光束的光係被投影（例如成像）到共同的目標圖像平面上。用於均質化落在多個SPM上的光之光纖的橫截面係較佳較小，例如0.43×0.23毫米或更小，並且通常小於基線光路的積分棒。高亮器與點源（point source）配合使用效果最佳，但根據本發明實施態樣的典型的高亮器生成的是光斑（spot）而不是點。在基線光路中的光棒可以比用於高亮的光纖大一些，並且截面可以例如是正方形，或者可以是像2毫米×1毫米的長方形。

本發明的實施態樣提供一種用於在一個位置處組合高亮器光束和基線光束的方法，該方法在與基線光束組合的位置處並在角度擴展漫射器之前提供來自高亮器光束的被轉向的光，該方法包括以下步驟： 由以下步驟製成的來自高亮器光束的被轉向的光： -      諸如三色雷射源之類的多色雷射源，其對於每種顏色向積分器提供高亮器光束，諸如對於每種顏色向光纖提供高亮器光束，用於製作準直光束（例如，光束參數積（beam parameter product）小於50 mm·mrad（毫米·毫弧度））。 -      光學系統，其中，在第一選項中，準直光束被實現為每個空間相位調製器的有效區域上的會聚照明，並且來自每個空間相位調製器的光係進一步會聚到第一中間目標圖像， -      在第二選項中，準直光束被實現為會聚照明，離開每個空間相位調製器的有效區域並會聚到第一中間目標， -      第一中間目標圖像係小於每個空間相位調製器的有效區域（亦即小5%、10%或小超過15%）並且會聚照明被實現為使得離開每個空間相位調製器的鏡面光束（specular beam）提供未被轉向的光，並且未被轉向的光入射在第一中間目標圖像上並且在第一中間目標圖像上具有與第一中間目標圖像的尺寸相匹配的尺寸。匹配意味著未被轉向的光落在目標圖像上，使得至少85%的第一目標圖像場域係由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心上。較佳地，未被轉向的光的完整通量（complete flux）的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。 -      上述方法還可以包括以下步驟：對於每種顏色提供從積分器或光纖延伸到對於每種顏色的空間相位調製器之光學中繼系統，用於會聚高亮器光束。 -      或者，上述方法可以包括以下步驟：提供光學器件，用於將來自每個空間相位調製器的每種顏色的高亮器光束會聚到中間目標圖像。 -      上述方法包括提供第二中繼光學系統的步驟，該第二中繼光學系統將第一中間圖像成像在第二中間目標圖像上，並且其中使光束成為遠心的。

在上述方法中，三色的高亮器光束係經由一組兩個二向色鏡進行組合，這些二向色鏡對於每種顏色放置在高亮器光路中，位於用於該顏色的空間相位調製器和共同的第二中間圖像之間，使得當到達第二中間圖像時，三色光束共用相同的光軸。第一二向色鏡可以組合兩種原色，諸如紅色和綠色光束，第二二向色鏡然後將第三種原色，例如藍色光束添加到組合的紅色和綠色光束。

在上述方法中，基線光束係由具有每種原色波長的雷射二極體的匯集所形成，所有光束都被收集到均質化光學器件中，從而遞送組合光束，組合光束具有的展度類似於第二中間圖像處的高亮器光束的展度並且小於成像器和投影透鏡的展度的1/8。

上述方法包括以下步驟：基線光束和高亮器光束係藉由角度光束組合而進行組合，其中，基線光束和高亮光束在第二中間目標圖像平面上共用相同尺寸的區域，並且其中高亮器光束和基線光束係經由小的光束間角度（inter-beam angle）而進行組合，該光束間角度係小於單獨的高亮器光束和基線光束的角度尺寸的兩倍。

上述方法包括以下另外的步驟：在第二中間圖像之後定位漫射器，用於在第二中間圖像的平面處擴展光束，使得光束擴展被最佳化直到具有投影透鏡的成像引擎所接受的角度限制。

上述方法包括以下進一步的步驟：為每種顏色提供至少一個相位調製器，其縱橫比大於1或不同於1比成像器的縱橫比。

上述方法包括提供基於活塞畫素的相位調製器（piston pixel based phase modulator）的步驟，基於活塞畫素的相位調製器例如具有諸如長方形之類的、非正方形的縱橫比畫素，其適用於縱橫比遠高於1.33:1，亦即16:9、16:10或1.896:1的成像器，如用於解析度為4096×2160或2048×1080的電影放映機。

上述方法中，基於活塞畫素的相位調製器具有正方形電極以及正方形或長方形畫素。

本發明的實施態樣提供一種用於投影機的光學佈置，其適於在一個位置處組合高亮器光束和基線光束，並在高亮器光束與基線光束的組合的位置處且在角度擴展漫射器之前提供來自高亮器光束的被轉向的光，該佈置包括： -      諸如三色雷射源之類的多色雷射源，其對於每種顏色向積分器提供光，諸如對於每種顏色向光纖提供光，用於製作準直光束（亦即，具有的光束參數積小於50 mm·mrad）。 -      光學系統，其中，準直光束被實現為每個空間相位調製器的有效區域上的會聚照明及／或離開每個空間相位調製器而入射在第一中間目標圖像上的會聚照明， -      第一中間目標圖像係小於每個空間相位調製器的有效區域（例如小5%、10%或小超過15%），並且會聚照明被實現為使得離開每個空間相位調製器的鏡面光束提供未被轉向的光，並且未被轉向的光入射在第一中間目標圖像上並且在第一中間目標圖像上具有與第一中間目標圖像的尺寸相匹配的尺寸。匹配意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的第一目標圖像場域係由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。 -      上述佈置包括光學中繼系統，該光學中繼系統對於每種顏色從積分器或光纖延伸到每種顏色的空間相位調製器。 -      上述佈置包括第二中繼光學系統，該第二中繼光學系統將第一中間圖像成像在第二中間目標圖像上，並且其中使高亮器光束成為遠心的。

上述佈置包括經由一組兩個二向色鏡之用於三色的高亮器光束的組合器，這些二向色鏡對於每種顏色放置在光路中且位於該顏色的空間相位調製器和共同的第二中間圖像之間，使得當到達第二中間圖像時，三色光束共用相同的光軸。第一二向色鏡可以組合兩種原色，諸如紅色和綠色光束，第二二向色鏡然後將第三種原色，例如藍色光束添加到組合的紅色和綠色光束。

上述佈置包括由具有每種原色波長的雷射二極體的匯集所形成的基線光束，所有光束都被收集到均質化光學器件中，從而遞送組合光束，組合光束具有的展度類似於第二中間圖像處的高亮器光束的展度，並且小於成像器和投影透鏡的展度的1/8。

上述佈置包括藉由角度光束組合來組合基線光束和高亮器光束的組合器，其中，基線光束和高亮光束在第二中間目標圖像平面上共用相同的尺寸，並且其中，高亮器光束和基線光束係經由小的光束間角度而進行組合，該光束間角度係小於單獨的高亮器光束和基線光束的角度尺寸的2倍。

上述佈置包括位於第二中間圖像之後的漫射器，用於在第二中間圖像的平面處擴展高亮器光束和基線光束，使得高亮器光束和基線光束擴展被最佳化到由具有投影透鏡的成像引擎所接受的角度極限。

上述佈置對於每種顏色包括至少一個相位調製器，相位調製器具有的縱橫比不同於1且不同於1比成像器的縱橫比。

上述佈置包括基於活塞畫素的相位調製器，基於活塞畫素的相位調製器例如具有諸如長方形縱橫比之類的非正方形的畫素的縱橫比，以用於縱橫比遠高於1.33:1，亦即16:9、16:10或1.896:1的成像器，如用於解析度為4096×2160或2048×1080的電影放映機。

在上述佈置中，基於活塞畫素的相位調製器具有正方形電極以及正方形或長方形畫素。

其它方案和實例實施態樣係在附圖中示出及／或在下面的描述中描述。

需要強調的是，本發明涉及上述特徵彼此的所有組合以及所附申請專利範圍的任何一個特徵或特徵的任何組合，即使這些特徵在不同的請求項中記載。

「成像器」是可運行以將期望的圖像（圖像可以是任何圖案）賦予光束的任何裝置。空間光調製器（spatial light modulator）（亦即空間振幅調製器（spatial amplitude modulator））可用作成像器。例如，在電影放映機中，可根據圖像資料而使用成像器來調製從一或多個光源入射的光，以根據圖像資料將圖像投影到螢幕上。圖像可以是靜態的或準靜態的，例如帶有幻燈片的簡報，或者可以是動態的，例如影片。「成像引擎」可以包括諸如棱鏡之類的其它光學元件，像TIR棱鏡和投影透鏡。

「空間光調製器」或「SLM」是對不同位置處的光的屬性進行不同改變的裝置。典型地，SLM包括可控元件或「畫素」的陣列，這些元件或「畫素」可單獨運行以改變相應畫素位置處的光的屬性。SLM可以改變的光的屬性包括振幅（光強度）、偏振和相位。SLM可以是透射式或反射式，但對於與雷射調製器一起的使用，較佳的是，將空間相位調製器選擇為在雷射光束入射到彼等時不會過熱。透射式SLM係調製透過SLM傳輸的光（例如，光入射到SLM的一個面上，調製光從SLM的另一個相對面發射）。反射式SLM可以調製從SLM的一個面反射的光（例如，光入射在SLM的一個面上，調製光從SLM的同一面發射）。當與入射雷射光束一起使用時，反射式SLM通常是較佳的。

「數位鏡裝置」（「DMD，digital mirror device」）包括傾斜到兩個不同位置中的微鏡。在第一位置中，該等經由投影透鏡而將光反射到螢幕，在另一個位置中，該等將光反射到例如在投影機的內部的光拋棄器（light dump）。畫素不改變光束的振幅／強度，而僅僅對光束進行重定向。在螢幕上，這些重定向係影響到達螢幕上的每個位置處的光量，從而影響這種光的振幅。因此，DMD是空間光調製器。

「空間振幅調製器」或「SAM」是指可運行成可控地改變光振幅的SLM的類型。這樣的SAM可以是透射式或反射式的。SAM的非限制性實例是液晶面板（也稱為LCD）、矽基液晶（liquid crystal on silicon，LCoS）裝置、DMD。

「空間相位調製器」或「SPM」（或「PLM」）是可運行成可控地改變光相位的SLM的類型。SPM的非限制性實例是LCoS裝置和可變形鏡（deformable mirror）。本發明的實施態樣係應用具有間距（亦即，成行及／或成列的相鄰畫素之間的間隔）的SPM。這種間隔取決於所使用的技術。畫素間隔可以為10微米或更小。一些SLM僅運行成調製光振幅。一些SLM運行成調製光相位。一些SLM運行成調製光振幅和光相位兩者。一些SLM的運行可以即時動態控制，以： •    僅調製光振幅； •    僅調製光相位；或者 •    調製光相位和光振幅兩者。

一種不同的、更佳的基於MEMS的空間相位調製器包括可以向上或向下移動的在「活塞」上的鏡。當微鏡垂直於畫素微鏡陣列的平面而向上或向下移動時，其改變了光在被反射之前需要行進的距離，從而產生可變的「延遲（retardation）」，並因此改變每個畫素的光相位。

「f數」是可用於表徵光學系統的無因次數（dimensionless number）。f數是光學系統的焦距與光學系統的入射光瞳的直徑的比值。

指代投影光場（projected light field）（可能包括圖像）的「高亮」是指明亮的光斑或區域或圖案或區塊。高亮可能包括光場中的最亮點。

如本文所用的「高亮器光束」包括配置成產生不均勻光場或照明場（illumination field）的光束，其包括目標區域處的一或多個高亮。在光束轉向投影機中，「圖像」隨後被該「照明場」照亮。目標區域例如可以是高亮光束入射到其上的螢幕或圖像平面。高亮光束可包括具有較高照明強度的區域和具有較低照明強度的區域。例如，高亮器光束可以是幾乎均勻的照明場，就像基線光束一樣。這可能是在圖像中沒有高亮的時候，像霧景（fog scene）那樣。在這種情況下，高亮器光束僅僅對圖像中各處的圖像的整體亮度有所作用。下一個場景可能再次包含高亮特徵，然後立即命令光束轉向進行轉向以提供更合適的高亮器光束。

高亮器光束在與基線光束組合之前係由高亮照明部分生成和使用。

「基線投影機」指的是具有常規照明且因此沒有光轉向或高亮的常規光閥投影機設計。例如，成像器可以由DLP、LCD、LCoS光閥提供。

「（一或多個）基線光束」係向成像器提供足夠的光，基線光束基本上均勻地分佈在成像器的區域上，以投影期望的圖像，而無需潛在地添加一或多個高亮器光束，高亮器光束可以調製，以向投影圖像的特定區域中的高光供應額外的光。基線光束可以提供均勻的照明，如在沒有高亮的常規投影機中所使用的那樣。由於光學的非理想性，相對於完美的均勻照明可能會存在一些偏差。這可能導致低於100%的均勻性，亦即90%或更高的均勻性。典型地，圖像的角部係存在一定衰減。存在有測量程式來表徵這一點（亦即測量螢幕上13個點處的照度並報告最小值對中心值）。基線光束在與高亮器光束組合之前係在基線照明部分中生成和使用。

就此應用場合而言，「調製」是指改變光的屬性。光可以在時間上或空間上或兩者上進行調製。可被調製的光的實例特性包括振幅（亮度或強度）、相位和偏振態中的任何一種或該等之任何組合。光的空間調製可以藉由在空間位置（例如，畫素）處選擇性地衰減光及／或藉由使光轉向來實現。光轉向涉及使在其它情況下會照亮一些空間位置的光轉向至其它空間位置。可以例如使用可變透鏡、可變（反射）鏡或微鏡及／或空間相位調製器（例如，SPM）的可變的陣列來實現光轉向。由SPM應用的相位模式可以將入射光引導到圖像平面中的選定區域。定向的光的不同部分之間的干涉可能導致圖像平面中的一些位置中具有較多的光（亦即相長干涉）及／或圖像平面中的一些位置中具有較少的光（亦即相消干涉）。由於這種干涉，由SPM應用的相位模式可以有效地使入射光轉向或引導入射光遠離圖像平面中的某些區域及／或使入射光轉向或引導入射光使得光集中在圖像平面中的某些區域中。

光學系統的「數值孔徑」或「NA」是一個無因次數，用於衡量可以穿過光學系統的進入光的角度範圍。NA是由進入光透過其到達光學系統的介質的折射率與將穿過光學系統的光線相對於光學系統的光軸的最大角度的正弦的乘積給出。

對於光學系統，「接受角」是立體角，以在這個立體角中的方向進入光學系統的光線將通過該光學系統。立體角可以用球面度（steradian）測量。立體角是接受角的有效且正確的「單位」，但線性角經常被用來表示接受角。例如，如果說接受角是10°，這就指出了立體角錐的半徑角。

「展度」是表徵光在面積和角度上如何「擴散」的數字。從光學系統的角度來看，展度可以定義為光學系統入射光瞳的面積乘以光學系統的接受角（如本文所定義）。

「偏振」、「非偏振（unpolarized）」、「部分偏振」光例如在en.wikipedia.org/wiki/Polarization_(waves)中定義。在本發明中，「隨機偏振（randomly polarized）」光在本文中被用作「非偏振」光的同義詞。就本發明而言，偽隨機和全隨機偏振光之間沒有特別的功能區別。兩者對於現有技術的SPM都是有問題的，並且將適合於與基於活塞的SPM一起使用以及適合於用於本發明的實施態樣。全隨機偏振光和偽隨機偏振光可以視為相同。

「高亮器照明部分」是投影機的一部分，其產生可變的照明輪廓至一組投影成像器，從某種意義上說，其能夠以各種方式在成像器上分佈一定的光通量，從在其整個區域上的均勻分佈到一或多個集中的「高亮光斑」，並且可以在逐格（frame by frame）的基礎上修改這種照明，使得其與基線照明部分上所提供的移動影片序列為同步。「基線照明部分」是投影機的一部分，其在整個成像器區域上產生具有基本良好的均勻性的固定的照明水準。該部分與常規的投影機相同。

注意到，這兩個部分都必須為其照明提供如下的額外的要求：光在通過一或多個成像器之後仍被投影透鏡接受並成像在螢幕上（這意味著照明的F數必須等於或高於投影光學器件的F數）。

對於術語被轉向的光和未被轉向的光，鏡面反射光和非繞射光是未被轉向的光。被轉向的光是由於與SPM上的繞射光柵相互作用而偏離鏡面反射方向的光，其隨後可以被重新分佈或重定向，使得一個繞射級數係朝向目標圖像中的另一個位置或其它位置而重新分佈。高亮器圖像具有如例如用相位光柵產生的其指定的照明輪廓。重定向通常沿與鏡面反射的方向不同的方向。當目的是恰好在該線上產生高亮目標時，仍然可以指示SPM的一些區域—相當稀少的區域—以主要沿著鏡面反射將光反射。這些區塊在具有恆定空間相位調製器值的相位光柵圖像中將具有局部「平坦」區域。注意到，未被轉向的光的量具有來自在SPM上的非有效光學介面上的反射之固定的貢獻，但還具有變化的貢獻，這取決於來自畫素上的所需延遲水準的非最佳表示（四捨五入到有限量的驅動水準、微觀機械公差等）的實際相位光柵。

本發明的實施態樣涉及具有例如經由角度組合進行組合的高亮器光束和基線光束的的組合的多色投影機。本發明的任何或所有實施態樣都可以使用由例如美國德州儀器公司（Texas Instruments，USA）所揭露的基於活塞形畫素的空間相位調製器，空間相位調製器被稱為SPM。這些MEMS裝置可以具有正方形，例如10.8×10.8微米畫素，其可藉由微機械或微機電結構而上下移動，參見例如US2019/179134、US2019/179135、US2020/209614。該等可以有正方形或長方形畫素。術語「活塞」涉及任何以下的機構：用於使平面可定址微鏡陣列的每個微鏡獨立地以受控的上下運動來移動，亦即遠離和朝向平面可定址微鏡陣列的平面來移動。這種裝置的微鏡具有許多位置，諸如8或16（或隨著技術的發展而更多）個不同高度下的位置，從而為入射光束提供8或16個不同程度的延遲。與用於只沿特定偏振方向提供偏振光的光源的、基於LCoS的空間相位調製器不同，這些裝置既適用於非偏振光也適用於偏振光。這為設計一種新的投影機架構提供了可能性，其中，SPM和SLM可以用非偏振光進行照明，而不引入光損失或圖像偽影或增加這些損失或偽影。此外，不需要處理許多光學部件的去偏振效應，光學部件像積分器那樣例如用於均質化的工具，諸如雷射源和SPM之間的光纖，或者是諸如全玻璃光棒之類的如用於均質化的工具的積分器，甚至是用於均質化基線光的空心光管。圖像偽影可能是去偏振效應，亦即局部去偏振的結果。像透鏡這樣的部件可能在其角落得到由最大應力引起的雙折射。因此，將存在去偏振現象，並且因此，只在這些區域存在光損失，這將導致該實例中的暗角，或因此導致圖像均勻性的品質方面的問題。基於活塞的SPM的另一個優點是，與基於LCoS的相位調製器相比，微機械結構對於入射光更為穩定，並且在相同的光負荷下將表現出更好的使用壽命。這兩種效應都使得能提高每束高亮光束的光輸出量，從而使高亮投影架構需要更少的SPM，或具有更高的最終光輸出，或具有更高的壽命，或這些特性的組合。

在本技術的一些實施態樣中，具有光譜但沒有偏振狀態的不同的高亮器光和基線光的光束可以組合。例如，光束可以全部具有相同的特定偏振（例如，與成像器所要求的偏振方向相匹配的偏振方向），或者可以是任何非偏振和偏振的混合光，或者可以全部為非偏振或隨機偏振的。

例如，多個光束可以具有相同的或有效相同的波長。此處，有效相同的波長是指多個光束的至少95%或至少98%的能量係在一個波長帶內，該波長帶的跨度不超過30奈米或不超過20奈米或不超過10奈米。較佳為不需要偏振分光器。

在一些實施態樣中，多個光束中的光是由多個對應的光源所生成的。

在一些或所有的實施態樣中，空間相位調製器係被控制來使高亮器光束的光轉向。

根據本發明的實施態樣的投影系統，可以是以相對角度阿爾法（α），例如銳角來在第一目標圖像平面上會聚的高亮光束和基線光束。例如，在一些實施態樣中，阿爾法（α）約為10度或更小，或約為5度或更小。每一束高亮器光束以在成像器的接受角之內的角度到達目標圖像平面。

各實施態樣提供一種用於空間相位調製器的控制系統，其中，該控制系統可包括數位處理器，該數位處理器配置成向空間相位調製器的一組畫素傳遞控制信號，以具有期望的相位模式並在投影的圖像上產生高亮照明輪廓。例如，資料處理器可以處理圖像資料，以確定期望的光轉向模式，並驅動空間相位調製器來使光轉向，以實現期望的光轉向模式。下表提供本發明的各實施態樣的主要元素的概述：

本發明的實施態樣的元素	特別優勢的評論
在高亮器光路中的多個雷射器 以小展度組合   看看經典投影和高亮投影所需要的展度的巨大差異是有啟發的。在具有0.98英寸成像器和F/3的經典投影機中，必須提供約22 mm²sr（平方毫米球面度）的照明。 照亮在高亮器光路中的SPM的照明必須適合約0.008 mm²sr的展度，以使PSF達到螢幕寬度的12.5%。 如果像本發明的任何或所有實施態樣的一方案那樣，基線照明經由角度進行組合，並在組合之後有漫射器，則所需的展度為0.45 mm²sr的級數。展度的巨大差異要求對雷射器的光束品質和該等如何組合給予更大的關注。	功率更大，但PSF更大 如果將展度保持得足夠低，PSF就保持在螢幕寬度的20%以下，而這是產生足夠高亮所需要的。
不需要偏振光 例如，「SPM可以處理非偏振光」	在高亮器光路中使用基於活塞的相位調製器
在高亮器光路中使用具有的長方形截面的積分器光纖，該長方形截面與相位調製器的有效區域相匹配	使長方形截面上的光束均質化，高效地利用光
每種顏色有一個相位調製器進行光的轉向（而不是每種顏色兩個）	對偏振光進行改善
未被轉向的光用作到匹配的目標圖像上的「準」均勻照明，從而在高亮器光束會聚的同時填充圖像。未被轉向的光：   在從SPM（在那裡，其仍然被均質化，與其離開光纖時一樣）到目標圖像的距離中可以稍微散開。未被轉向的光可能有一些變化，這取決於SPM上使用的光柵。   但這將由單獨的均勻基線光覆蓋	未被轉向的（鏡面）光被用作基線光束的補充，以高效利用光 到中間圖像的距離更短，因此光路更緊湊 （並因此更準確）
選擇間隔來將來自相位調製器的轉向光限制到1個經轉向的繞射級數	相位調製器用作可程式設計光柵或可動態定址（dynamically addressable）的光轉向部件（light steering component） 沒有鬼影照明光斑形成其它繞射級數，因為該等落在目標圖像之外
在基線路徑上的多個雷射器	更大的功率
藉由角度將經相位調製的高亮器光束與基線照明組合	不需要偏振光
組合後的漫射器	經改善的安全性 最終圖像中經改善的去光斑
高亮器光束和基線光束在投影透鏡的出射光瞳中，並因此在由共同的漫射器擴展光之後共用角度重疊	更高效地利用光
使用3個SLM，諸如DMD，以對三種顏色的組合光束進行振幅調製，並將這些光束發送到投影透鏡。	順序色域不是太好 （因此對於本發明的實施態樣來說，圖像品質更好） 可能的更高的光輸出（亦即，因為熱限制現在分散在三個部件上）。
視需要在相位調製器上使用非正方形畫素	高效地利用光

在圖1中示出了根據本發明的第四實施態樣的、具有高亮器光束40和基線光束42以及成像引擎30的多色投影機10。

高亮器光束40的光路12從多色光源開始，多色光源諸如是雷射源，特別是例如分別為如紅色、綠色和藍色的不同原色的雷射二極體匯集（LDA）光源1、3、5。諸如雷射源之類的光源1、3、5係將該等各自的有色光束耦合到作為用於均質化的工具的相應的積分器中，諸如光纖2、4、6。例如，這些紅色、綠色、藍色的有色光束的主要波長可以分別為639、530和465奈米。

出於以下原因，在本發明的任何或所有實施態樣中，較佳在入射到SPM上之前對照明進行均質化（例如藉由使來自光源的光束通過積分器），以用於高亮器光束（儘管投影機仍然可以在沒有SPM的均質化照明的情況下工作）： 1. 其在SPM上提供了更好的功率負載分佈，減少或缺少了局部熱光斑。 2. 作為鏡面反射或透射的光的分量之未被轉向的光將在很大程度上保持與在SPM上相同的均質化水準，然後可以在目標圖像中作為加入基線光的恆定背景照明，而不會在固定的位置處產生局部照明熱光斑或其它非均勻性。 3. 光轉向可以在SPM的所有區塊的貢獻更加平等的情況下發生，這將在目標圖像上形成最佳的可能的照明輪廓，具有最小的對計數器的衰減量，並且具有最小的平均照明輪廓中的不對稱量。

諸如光纖2、4、6之類的每個積分器的輸出係對於每種顏色被成像到兩個空間相位調製器上，2-7、2-8、4-7、4-8、6-7、6-8。一種顏色的每一個光束首先經由每種顏色的偏振分光器16、18、20中的一個而分成兩條路徑。然後藉由半波板（half wave plate，HWP）22、24、26對於每種顏色將兩條路徑中的一條的偏振方向旋轉90°。光束係入射到空間相位調製器2-7、2-8、4-7、4-8、6-7、6-8上，在那裡應用了相位差，例如，空間相位調製器係由控制器配置並動態運行，控制器係逐個畫素地控制空間相位調製器（未示出）。空間相位調製器係產生被轉向的光，該被轉向的光形成高亮器光束。未被轉向的光從空間相位調製器上鏡面反射，並沿著高亮器光束的路徑移動。

每種顏色的兩個被轉向的高亮器光束係在角度空間中結合，並且在到達成像引擎30之前，中繼到在平面處的照明輪廓或第一目標圖像，該成像引擎包括空間光調製器34、36和38，諸如TIR棱鏡69之類的棱鏡和投影透鏡37。

空間相位調製器2-7、2-8、4-7、4-8、6-7、6-8的有效區域和第一目標圖像尺寸可以選擇成相同，但本發明的一方案是空間相位調製器的有效區域大於第一目標圖像尺寸，亦即高亮器光束會聚到目標圖像尺寸上。來自積分器或用於均質化的工具的光，諸如光纖2、4、6的光，是準直的，並且典型地為進入光的相當大的分量的未被轉向的光是鏡面的，例如鏡面反射的，並以與被轉向的光相同的準直程度進一步傳播到第一目標圖像。由於光束的高（局部）準直以及因此該光束的低（局部）發散，並且由於SPM照明光束的均質化，第一目標圖像可以被完全覆蓋或不完全覆蓋並具有良好水準的均勻性。

因為該圖1中的空間相位調製器2-7、2-8、4-7、4-8、6-7、6-8的基本運行是，該等係與平行和高度準直的光起作用，所以第一目標圖像可以選擇成與空間相位調製器尺寸相同，並且主要設計參數是兩個平面之間的距離。引入術語「1X設計」以表示在以下情況的距離：在這個距離上，被轉向的光（從而排除了鏡面反射的未被轉向的光）的兩個繞射級數之間的分離係超過了空間相位調製器2-7、2-8、4-7、4-8、6-7、6-8和目標圖像的最大尺寸。任何兩個相鄰的「被轉向的」級數（因此排除了鏡面反射的未被轉向的光）之間的角度係由以下公式給出： sin（θ）＝波長／畫素間距。

本文中使用的這種公式可以實現光學中典型使用的「旁軸（paraxial）」近似，其假定了以下近似： sin（角度）＝角度＝tan（角度）

對於小角度。注意到，此處的角度是以弧度（rad）表示的。

亦即，對於波長=532奈米，間距=10.8微米，角度變成： - 0.04927 rad或2.823°，經由正弦公式 - 0.04926 rad或2.822°，經由旁軸近似。

例如，如果最大的尺寸是空間相位調製器寬度，那麼這個1X設計距離就變成D _1X＝W·p/l，其中W是空間相位調製器的寬度，p是空間相位調製器的畫素間距，l是光的波長。當距離低於D _1x時，在目標圖像中將存在一個以上的（被轉向的光）級數，所以建議並較佳採取遠大於1X的距離，首先是為了保持由從目標圖像出來的相同角度擴展所引起的下個繞射級數的完整的光斑，其次是為了減少在完整目標圖像上使光轉向所必須採取的局部偏轉的量，這將提高轉向效率。在這個設計中，對於每種顏色都可以使用D _1.5x設計。

調製後的高亮器光束40在與基線光束42在組合器中組合之前可以通過漫射器47。因此，一個偏振的調製高亮器光束40和均質化的基線光束42係經由偏振光束分光器（polarization beam splitter，PBS）32組合在一起，偏振光束分光器在此處被用作兩個基本上正交的偏振光束的組合器。

基線光路14係從例如分別用於紅、綠和藍光的多色偏振雷射源86、87、88開始，這些雷射源產生基線光束42。這些例如用於紅色、綠色和藍色的基線有色光束的主波長可以分別是639、530和465奈米。光學器件85係將發射的光聚焦到一或多個積分器，諸如光棒45、48之類的均質器。一或多個靜態或振盪漫射器82、84可以放置在諸如視需要的第一空心棒45之類的第一積分器或第一均質器和諸如視需要的第二空心棒48之類的第二積分器或第二均質器之間，及／或一個漫射器84可以放置在諸如視需要的第一空心棒45之類的積分器的入口處。離開積分器，諸如視需要的空心棒48之類的均質器的基線光束42在到達成像引擎30之前，係在例如偏振光束分光器32的組合器中與高亮器光束40組合，成像引擎30包括調製器34、36和38、諸如TIR棱鏡69的棱鏡、和投影透鏡37。

從在高亮器光路12中的不同顏色的中間目標圖像開始，可以用兩個光學中繼器來中繼圖像。第一中繼器係將第一中間目標圖像中繼至作為到偏振光束分光器32的輸入而呈現的圖像，偏振光束分光器32將作為目標照明光束的高亮器光束和具有相同尺寸的基線均質化光束（例如藉由穿過積分器來進行均質化）組合。這個步驟還包括例如使用二向色鏡來進行三種顏色路徑的組合，使得以三種顏色（例如R、G、B）呈現的三個第一中間圖像係形成一個共同的高亮器光束圖像，作為到組合器，例如偏振光束分光器32的一個輸入。第一二向色鏡可以組合兩種原色路徑，諸如紅色和綠色光束，第二二向色鏡然後將第三種原色路徑，例如藍色光束添加到組合的紅色和綠色光束。

第二光學中繼器43、46、68、89、鏡面91係將組合的照明圖像中繼到一或多個空間光調製器34、36、38，諸如存在於如DMD之類的成像引擎30中的光閥，其中，這些光閥34、36、38，亦即DLP或DMD裝置，係用作成像器，然後組合光束通過諸如TIR棱鏡之類的棱鏡69，並到達投影透鏡37。

這種設計的主要缺點之一是，為了在成像引擎30的接受的空間和角度空間（展度）內高效地組合高亮器光路光束40和基線光束42，兩束光都必須只有一個偏振，每個偏振具有相互正交的偏振方向。這典型地使這些光束40、42兩者內可利用的照明光的量減少2倍，因為在相同的光束尺寸和角度（展度）中只使用2個可能的正交偏振狀態中的1個。這也導致容易受到在所有光路中存在的任何去偏振部件的額外損失。第三，這種構造係導致高亮器光束40和基線光束42以不同的偏振狀態呈現給（DLP）成像器34、36、38，這可能導致調製品質方面的差異。出於這個原因，在第二中間圖像65和（DLP或DMD）成像器34、36、38之間的中繼光學路徑中可以實施有去偏振器44。本發明的其他實施態樣可以避免這些缺點中的一個、兩個或所有缺點。

在圖1所示的這個實施態樣中，高亮器光路12實際上可以***到典型的已經存在的基線光路14中，例如作為改裝動作，其中，光被收集到光棒45、48中，該光棒45、48的出口係通向成像引擎30的入口，在那裡光經由包括一組透鏡和棱鏡的光學器件43而中繼到諸如空間光調製器（例如DMD）34、36、38之類的光閥，如果是具有諸如三個空間光調製器或DMD 34、36、38之類的三個光閥的成像引擎30，那麼所述一組透鏡和棱鏡還可以將光分成三種顏色。高亮光路12產生的中間圖像與在基線光路14中從光棒48離開的光的尺寸類似，並且來自尺寸相等的中間圖像的這兩束光束係由組合器，例如PBS 32組合並疊加。

本發明的實施態樣涉及向投影機中的基礎均勻照明光閥（或成像器）添加（組合）高亮照明功能，目的是將該投影機變成高動態範圍（high dynamic range，HDR）投影機。下面的文章涉及到實現這種高品質的多色高亮器投影機的方法，因此，下面的文章與所有的實施態樣有關，並與每個這樣的實施態樣一起揭露。

本發明的實施態樣提供一種具有基線光路12和高亮器光路14的投影機，該投影機具有以下特徵中的至少一項、一些或全部： 1）  一種多色投影機的實施態樣，其具有基線光路和高亮器光路、空間相位調製器和較佳小於空間相位調製器（SPM）的有效區域的第一目標圖像、以及來自該SPM的光的會聚照明，該光傳播成使得對於在SPM上鏡面反射的光，亦即「未被轉向的光」，其適配（亦即匹配）到該第一目標圖像的尺寸，「匹配」的意思是未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得第一目標圖像場域的至少85%係被未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。 2）  一種多色投影機的實施態樣，其具有基線光路和高亮器光路，這些光路具有高亮光束和基線光束，這些光束在被中繼到（一或多個）SLM的中間圖像上重合，這些光束具有相互類似的，且更佳具有比包含（一或多個）SLM的成像引擎所接受的角度擴展更低或低得多的角度擴展。高亮光束和基線光束的角度擴展應相似或相同，並且兩者較佳必須較低，例如遠低於成像器系統的孔徑，從而低於成像引擎的接受角。 3）  一種具有基線光路和高亮器光路的多色投影機的實施態樣，其中在基線光束和高亮光束組合之後，這些光束係通過將光擴散出去的一或多個漫射元件，以及 4）  一種具有基線光路和高亮器光路的多色投影機的實施態樣，其中經由漫射元件將光擴散出去直至仍被成像引擎所接受的角度，並且這種擴散導致雷射去光斑和峰值輻射降低。減少從出射光瞳出來的峰值輻射對於雷射安全等級的劃分非常重要。

在一些實施態樣中，高亮器光束和基線光束的組合以及多色投影機不需要以光的偏振為基礎，使得進入的高亮器光束和基線光束兩者都不需要具有正交的偏振狀態，其具有避免光損失的優點。此外，在一些實施態樣中，不需要每種顏色使用兩個SPM。在本發明的一些實施態樣中，進入的高亮光束和基線光束的角度擴展係被選擇為小於成像器系統的接受角，使得可以在高亮器光束和基線光束的合束點之後放置一或多個共同的漫射元件，這兩束光的兩個角度擴展可以延伸至成像引擎的全部或幾乎全部接受角，但並非超出接受角。這是由於高亮器光束和基線光束的兩個漫射光斑在這個角度空間中重疊。這是對於減少斑點而言是好太多的構造，例如，斑點對比度降低了最多2倍，並且峰值輻射度降低了，例如，在出射光瞳中的高亮峰值輻射度降低了最多4倍。例如像當在高亮器光束和基線光束上分開地發生透鏡漸暈時那樣，與角度有關的光學效應的影響也較小。

根據本發明的一些實施態樣，高亮器光束和基線光束的組合以及多色投影機的一方案是使用漫射器，漫射器放置在高亮器光束和基線光束的組合點之後。這種在組合光束上運行的漫射器改善了從投影機出射光瞳出來的輻射和去斑（因此具有經改善的雷射安全性），而不因將其漫射在成像引擎的接受角之外而損失光。由於吸收和背反射，漫射器也產生了一些光損失，但該等在設計中係較佳用於去斑和減少輻射（雷射安全），所以人們不得不接受這種小的損失。視需要地，人們能夠確保漫射器足夠強大，以使光在角度空間中得到良好的擴展，但又不能太強，使得漫射器將部分的光發送到接受角之外。

與本發明的任何或所有實施態樣相關的其它方案是使高亮路徑基本上更加緊湊。

本發明的任何或所有實施態樣的另一方案是使用基於活塞的空間相位調製器的光束轉向投影機，其可以處理非偏振（或隨機偏振）光。投影機可以配置成將非偏振高亮器光（照明）光束與非偏振基線光（照明）光束組合。「隨機偏振」光在此處被用作「非偏振」光的同義詞。

本發明的一些實施態樣與基於LCoS的SPM的現有技術系統相比具有優勢，因為現有系統只能在沿特定方向的高度偏振光下良好地工作，而每一次偏離該高度偏振狀態都將產生光損失或圖像偽影，這些局部變化諸如是照明水準、暗區塊和亮區塊的局部變化或當這些局部變化為顏色特定時是有色區塊的局部變化等。本發明的一些或所有實施態樣可以利用基於活塞的SPM，其可以在所有的偏振狀態下工作，包括非偏振狀態。偽隨機和全隨機偏振光之間沒有特別的功能區別，但兩者對於LCoS SPM來說都是有問題的，而對於本發明的一些或所有實施態樣中使用的基於活塞的SPM來說是可以接受的。全隨機和偽隨機的偏振光是等效的。

德州儀器公司已經揭露了一種帶有基於活塞的畫素微鏡的SPM。這種裝置在US2019/179134、US2019/179135、US2020/209614中揭露。例如，這種帶有基於活塞的畫素的SPM可以是MEMS裝置，其中的畫素，例如作為微鏡的10.8×10.8微米的畫素可以藉由微機械結構和製程而上下移動。這些裝置用於非偏振光和偏振光兩者，不同於只適用於沿特定偏振方向的偏振光之基於LCoS的空間相位調製器或其它調製器。基於活塞的SPM對進入的光束的密度和通量而言係穩定得多。

本發明的各實施態樣提供一種用於向第一目標圖像提供被轉向的光的高亮器光束的多色光學組件，該多色光學組件包括生成基線光束的基線光路，該光學組件具有提供被轉向的光的高亮器光束的高亮器光路，該組件配置成將被轉向的光的高亮器光束與基線光束組合以形成組合光束，對於每種顏色，高亮器光束係藉由以下方式配置： -      對於每種顏色向積分器提供光的多色雷射源，為每種顏色提供均質化且準直的光束的積分器， -      在高亮器光路中對於每種顏色的空間相位調製器，其中，每種顏色的均質化且準直的光束係入射到空間相位調製器上，並由空間相位調製器對每種顏色進行相位調製以形成被轉向的光，每個空間相位調製器都具有有效空間相位調製器區域， -      該多色光學組件配置成例如藉由用於會聚的工具來會聚高亮器光束的被轉向的光，以入射到第一中間目標圖像上， 其中，在第一種情況下，入射到第一目標圖像上的經會聚的被轉向的光照明的照明區域係小於有效空間相位調製器區域，及／或在第二種情況下，可以藉由用於會聚的工具而將每種顏色的均質化且準直的光束會聚到空間相位調製器上， 並且，對於這兩種情況，經會聚的被轉向的光照明係經實現為使得高亮器光束的未被轉向的光的鏡面光束與第一目標圖像的尺寸相匹配。匹配意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的目標圖像區域由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。

當會聚的高亮器光束入射在第一中間目標圖像上時，會聚的高亮器光束的優點是獲得更大的高亮峰值係數，高亮峰值係數被定義為在小目標中的亮度除以100% FSW目標的亮度。本發明的實施態樣都實現了大於4的高亮峰值係數，例如至少5倍，至少10倍，至少15倍，至少20倍，至少30倍，至少40倍，以及50倍或更少。

透鏡可以用於會聚被轉向的光。透鏡是簡單而經濟的會聚裝置，並且可以配置成會聚被轉向的光。

高亮器光束可以是隨機偏振的，或者可以是非偏振的。這導致了更佳的光使用效率。

基線光束可以由來自三原色光源的光束構成，彼等共用共同的積分器，並組合成白光束。這減少了所需的部件數量。

高亮器光束可以具有帶第一解析度的照明輪廓，高亮器光束與基線光束相組合，基線光束具有均勻的、視需要為長方形的照明輪廓，並且其中，組合光束被中繼到成像器，成像器使圖像具有高於第一解析度的第二解析度。這提供了品質上乘的圖像。

每種顏色的空間相位調製器可以是基於活塞的相位調製器。這允許使用非偏振光，這提高了效率。此外，這些空間相位調製器具有更好的預期壽命。

高亮器光束和基線光束可以在角度空間上組合，這就像高亮器光束和基線光束在組合並通過漫射器之後在角度空間上重疊的高亮器光束和基線光束組合一樣導致光圈得到更好的填充。在基線光束和高亮器光束將組合的中間目標圖像處，並且在該等遇到擴展光的漫射器之前，兩束光束在空間上重疊，但在角度空間上嚴格分開。

被轉向的光的高亮器光束係與基線光束組合，高亮器光束和基線光束在被包括的銳角處會聚。這提供了緊湊的佈置。

提供成像引擎或成像器，並且至少一個漫射器位於第一中間目標圖像和成像引擎或成像器之間的光路中。漫射器增加了組合光束的角度擴展。

提供了中繼光學系統，該系統將第一中間目標圖像成像於第二目標圖像上，其中，使高亮器光束成為遠心的。這可以產生更多的餘地來執行後續的用於去斑的漫射功能。

第一目標圖像係比空間相位調製器的有效區域至少小5%、10%或15%，或者甚至更小。這對高亮峰值係數有積極影響。

積分器可以是光纖。此類光纖的小尺寸產生了良好的準直光束，例如，光纖的光束參數積可以小於50 mm·mrad。

光纖的芯部的橫截面可以是長方形的。這種幾何形狀與空間相位調製器的形狀相匹配。

空間相位調製器係較佳由進入光照亮，該進入光是對每種顏色都進行了均質化和準直的高亮器光束，並將鏡面反射的「未被轉向的」光反射到具有相同尺寸的第一中間目標圖像上，並且其中，空間相位調製器配置成將進入光轉向至第一中間目標圖像中的單個中心光斑。能夠將光轉向至中間目標圖像上的光斑是SPM的能力。

當光源具有像來自多個組合的雷射器那樣的範圍（亦即具有體積）時，那麼目標中的這個點就成為具有PSF的光斑。將光轉向至一個點的方法係用於表徵PSF＝點擴展函數（point spread funtion）。藉由本發明的實施態樣可以實現的最佳高亮峰值係數在峰值中的光係比光得到分佈時多50倍，例如至少5倍、至少10倍、至少15倍、至少20倍、至少30倍、至少40倍、以及50倍或更少。

在具有多個組合的雷射器而不是只有一個的情況下，目標圖像上的最小直徑變成具有PSF的光斑。這是在使高亮器光束轉向時使用的。

進入光可以是經會聚的高亮器光束，其提供到空間相位調製器上的會聚照明，並且對於每種顏色，空間相位調製器反射進入光，從而提供進一步會聚的高亮器光束。可以實現的會聚性越大，高亮峰值係數就越大。

藉由在空間相位調製器的正前方提供凸透鏡，可以實現高亮器光束的會聚，將其從空間相位調製器的有效區域的尺寸縮小到第一中間目標圖像的尺寸。透鏡是經濟而高效的用於會聚的裝置。

光束組合系統可以配置成將來自基線光路的三條有色基線光束與來自高亮器光路的三條有色高亮器光束組合，光束組合系統係位於每種顏色的空間相位調製器和第二中間目標圖像之間，使得三條有色高亮器光束在到達第二中間目標圖像時共用同一高亮器光路。這使高亮器光路更加緊湊。

光束組合系統可以包括一組兩個二向色鏡，這組二向色鏡放置在高亮器光路中並配置成將三原色路徑中的每一條組合成共同的路徑，例如具有相同的光軸。這使高亮器光路更加緊湊。第一二向色鏡配置成組合兩種原色，諸如紅色和綠色路徑，並且第二二向色鏡二向色鏡配置成將第三路徑，例如藍色路徑添加到先前組合的（R+G）路徑。二向色鏡能夠以45°放置，使得一種顏色的一條光束恰好通過，並且沿垂直方向呈現的第二光束在同一光軸上被反射到同一方向上。

基線光束可以由在每種原色中具有波長的光束匯集而成，其中，匯集的所有光束被收集到均質化光學器件中，該光學器件配置成提供具有展度的組合光束，該展度係與第二中間目標圖像處的高亮器光束的展度相同或相似，並且係小於配置成形成最終圖像並向投影透鏡提供最終圖像的成像器的展度的1/8。

提供了角度光束組合系統（angular beam combination system），其中基線光束和高亮器光束在第二中間目標圖像上共用相同的尺寸，並且其中基線光束和高亮器光束經由光束間角度而組合，該角度係小於單個高亮器光束和基線光束中的每一個的角度尺寸的二倍。這是緊湊的佈置。

漫射器可以位於第一中間目標圖像或第二中間目標圖像之後，用於在第一中間目標圖像或第二中間目標圖像的平面處擴展角度，使得光束在成像器和投影透鏡所接受的角度範圍內擴展。這是對光的高效利用。

對於每種顏色，空間相位調製器可利用非偏振光或隨機偏振光來工作。這減少了光損失。

空間相位調製器是可程式設計的透鏡或可動態定址的光轉向部件，並配置成接收相位光柵，該相位光柵配置成產生高亮器光束到第一中間目標圖像中的特定區塊的轉向，而這些區塊在一或多個附加步驟中被中繼到配置成形成最終圖像的成像器上。這提供了良好的高亮。

在高亮光束照亮空間相位調製器之後，高亮器光束被反射或透射，並且高亮器光束以僅一個「被轉向」的級數落在第一中間目標圖像上，而被鏡面反射或透射的未被轉向的光和非繞射的光都入射在第一中間目標圖像上。在目標圖像上只有一個級數的被轉向的光是有利的。

一個級數的被轉向的光係落在第一中間目標圖像上，並且其它被轉向的光繞射級數係被排除在落到第一中間目標圖像的同一區域之外。這保持了被轉向的光的品質，而沒有用均勻的光稀釋的情況。

鏡面反射或透射的未被轉向的光係入射在相同的第一中間目標圖像上。這提供了對未被轉向的光的控制。

會聚的被轉向的光照明係入射到每個空間相位調製器的有效區域上，可以增加高亮峰值係數。

對於投影機，組合光束係被中繼到成像器，並且組合光束係從成像器傳遞到投影透鏡。被轉向的光用於產生高亮且未被轉向的光方面的優點是：被添加到基線光束中，造就了高效的投影機。高亮峰值係數至少為5、10、20、30、40或者最大為50。

在下文中揭露了一種方法，該方法具有與上文解釋的相同的優點。

本發明的實施態樣提供一種向第一中間目標圖像提供被轉向的光的高亮器光束的方法，該方法包括以下步驟： 基線光路生成基線光束， 高亮器光路提供被轉向的光的高亮器光束， 將被轉向的光的高亮器光束與基線光束組合以形成組合光束，對於每種顏色，高亮器光束係藉由如下步驟配置： -      多色雷射源對於每種顏色向積分器提供光，積分器為每種顏色提供均質化且準直的光束， -      在高亮器光路中的每種顏色的空間相位調製器，其中，每種顏色的均質化且準直的光束係入射在空間相位調製器上，並由空間相位調製器對每種顏色進行相位調製以生成被轉向的光， -      每個空間相位調製器具有有效的空間相位調製器區域， -      高亮器光束被實現為到第一目標圖像上的會聚的照明， 其中，在第一種情況下，入射在第一目標圖像上的經會聚的被轉向的光照明的照明區域係小於空間相位調製器的有效區域 及／或在第二種情況下，為每種顏色，將均質化且準直的光束會聚到空間光調製器上， 並且對於這兩種情況，實現會聚照明，使得高亮器光束的未被轉向的光的鏡面光束入射在第一中間目標圖像上並與第一中間目標圖像的尺寸相匹配。匹配意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的目標中間圖像區域由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。

會聚的被轉向的光照明係較佳入射到每個空間相位調製器的有效區域上。

透鏡可以用於會聚被轉向的光。

高亮器光束可以是隨機偏振的，或者可以是非偏振的。

基線光束可以由三原色光源的光束構成，該等共用共同的積分器，並將三原色光源的光束組合成白光束。

高亮器光束可以具有帶有第一解析度的照明輪廓，高亮器光束可以與基線器光束組合，基線器光束具有均勻的、視情況為長方形的照明輪廓，組合光束係被中繼到成像器，成像器使圖像具有高於第一解析度的第二解析度。

每種顏色的空間相位調製器可以是基於活塞的相位調製器。

高亮器光束和基線光束可以在角度空間中組合。

組合的高亮器光束和基線光束係在彼等已經組合並通過漫射器之後在角度空間上重疊。在基線光束和高亮器光束將組合的目標圖像處，並且在彼等遇到擴展光的漫射器之前，兩束光束在空間上重疊，但在角度空間上嚴格分開。

被轉向的光的高亮器光束可以與基線光束組合，高亮器光束和基線器光束在被包括的銳角處會聚。

可以提供成像引擎或成像器，其中，至少一個漫射器位於第一中間目標圖像和成像引擎或成像器之間的光路中，其中，漫射器增加了組合光束的角度擴展。

可以提供中繼光學器件或中繼光學系統，該中繼光學器件或中繼光學系統係將第一中間目標圖像成像於第二目標圖像上，其中，高亮器光束成為遠心的。

第一目標圖像係較佳比空間相位調製器的有效區域小至少5%、10%或15%，或者更低。

積分器可以是光纖。該光纖的光束參數積可以小於50 mm·mrad。

光纖的芯部的橫截面可以是長方形橫截面。

空間相位調製器可以被進入光照亮，進入光對於每種顏色來說是均質化且準直的光束，並且空間相位調製器係將鏡面反射或透射的「未被轉向的」光反射到具有相同尺寸的第一中間目標圖像上，並使進入光轉向至第一中間目標圖像中的單個中心光斑。

SPM的能力是，如果進入光是完美準直的（完全沒有發散，因此來自理想的點源），SPM就能夠將光轉向至目標圖像中的一個點。當光源具有像來自多個組合的雷射器那樣的範圍時，那麼目標中的這個點就成為具有PSF的光斑。PSF在使光轉向至一個點的方法中係用於表徵PSF＝點擴展函數，利用本發明的實施態樣能夠達到的最佳高亮峰值係數在峰值中的光是在光被分佈的情況下的50倍，例如至少5倍、至少10倍、至少15倍、至少20倍、至少30倍、至少40倍、以及最大50倍。

進入光是經會聚的高亮器光束，其入射到空間相位調製器上，並且包括藉由對於每種顏色的空間相位調製器來反射或透射進入光，從而提供高亮器光束的進一步會聚。

例如藉由在空間相位調製器的正前方提供凸透鏡，實現了高亮器光束的會聚，以從空間相位調製器的有效區域的尺寸縮小到第一中間目標圖像的尺寸。

提供了光束組合系統，其配置成將來自基線光路的三條有色基線光束與來自高亮器光路的三條有色高亮器光束組合，光束組合系統係位於每種顏色的空間相位調製器和第二中間目標圖像之間，使得三條有色高亮器光束在到達第二中間目標圖像時共用相同的高亮器光路。

光束組合系統可以包括一組兩個二向色鏡，其放置在高亮器光路中，以將三原色的光束組合成具有相同光軸的共同路徑。

第一二向色鏡可以組合兩種原色，諸如紅色和綠色光束，然後第二二向色鏡將第三種顏色，例如藍色光束添加到組合的紅色和綠色光束。

第一二向色鏡或第二二向色鏡可以放置為與入射光束方向成45°，使得一種顏色的一條光束通過第一二向色鏡，並且沿垂直方向入射的第二光束在同一光軸上被反射到同一方向中。

基線光束可以由具有每種原色波長的光束匯集而製得，其中，匯集的所有光束係被收集到均質化光學器件中，該均質化光學器件傳遞具有一展度的組合光束，該展度與第二目標圖像處的高亮器光束的展度相似，並且小於形成最終圖像的成像器和投影透鏡的展度的1/8。

提供了角度光束組合系統，其中，基線光束和高亮器光束在第二中間目標圖像上共用相同的尺寸，並且其中，基線光束和高亮器光束經由光束間角度組合，該光束間角度係小於單個高亮器光束和基線光束中的每一個的角度尺寸的二倍。

漫射器可以位於第一中間目標圖像或第二中間目標圖像之後，用於在第一中間目標圖像或第二中間目標圖像的平面處擴展角度，使得光束擴展直至成像器和投影透鏡所接受的角度極限。

對於每種顏色，空間相位調製器利用非偏振或隨機偏振光工作。

空間相位調製器是可程式設計的透鏡或可動態定址的光轉向部件，並配置成充當相位光柵，該相位光柵將產生高亮器光束到第一目標圖像中的特定區塊的轉向，並且在一或多個附加步驟中被中繼到形成最終圖像的成像器上。

在高亮器光束照亮空間相位調製器之後，被反射或透射的高亮器光束係被反射或透射，並且以僅一個「被轉向的」級數而落在中間目標圖像上，而被鏡面反射或透射的未被轉向的光和非繞射的光都入射在第一中間目標圖像上。

組合光束被中繼到成像器，並且成像的組合光束被從成像器傳到投影透鏡，以形成投影機。

本發明的實施態樣提供投影機，其中SPM和SLM可以用非偏振光進行照明，而不引入光損失或圖像偽影，並且其中不需要處理許多光學部件的去偏振效應，光學部件像是諸如在雷射源和SPM之間的均質化光纖之類的積分器，或者像是諸如用於均質化基線光束的全玻璃光棒或用於相同目的之空心光棒之類的積分器。

基於活塞的SPM的另一個優點是，與諸如基於LCoS的相位調製器之類的調製器相比，微機械結構對入射光的穩定性要好得多，並且將表現出更好的壽命。這兩種效果都使得能提高每束高亮器光束的光輸出量，從而使高亮投影架構需要更少的SPM，或具有更高的最終光輸出，或具有更高的壽命，或這些特性的組合。

本發明的實施態樣提供一種具有混合的高亮器照明和基線照明的HDR（高動態範圍）光束轉向投影機，其使用穩定的基於活塞的空間相位調製器。這些調製器可以具有更好的性能，例如在所有顏色中都有經改善的壽命，而且特別是對於藍色。本發明的實施態樣還提供一種保持高亮器路徑小而緊湊的方法，使得儘管能使用的這些基於活塞的空間相位調製器裝置的較大的畫素間距不太有利，其仍能較好地集成。

本發明的實施態樣提供一種多色投影機以及構建和運行該投影機的方法。例如，LCoS現有技術裝置可以具有3.8微米的間距，而MEMS和基於活塞的SPM可以有更大的間距，如為2.8倍大的10.8微米的間距，從而導致2.8x的更小的轉向角範圍。本發明的實施態樣使用具有非偏振光的高亮器光路和基線光路。

這涉及以下一或多個或全部特徵： 在本發明的具有高亮器光束和基線光束的實施態樣中，使用對非偏振光或隨機偏振光起作用的光束轉向部件例如具有許多新的優點。這是經由使用以下一或多個或所有的特徵來製作高亮器光路而實現的： o     用於改裝到現有基線投影機的高亮器光路； o     具有高亮器光束和基線光束的投影機，該投影機實行了比空間相位調製器更小的第一中間目標， o     具有高亮器光束和基線光束的投影機，該投影機實施了空間相位調製器的會聚照明，使得鏡面反射傳播到第一目標中間圖像，使得尺寸基本上匹配。在目標圖像的位置處，未被轉向的光的光束的尺寸係較佳與目標圖像的尺寸相匹配。匹配意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的目標圖像場域由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。 o     注意到，未被轉向的光束是非常良好地準直的，使得其在到達目標圖像時只模糊了有限的量，亦即與PSF相同尺寸的模糊，例如螢幕寬度的12%。術語「良好地準直的」是指在光束的每個小區塊（或點）處有的都是非常小的發散度。因此，其可能是非平行光束（平行光束和準直光束經常被用作同義詞），諸如會聚光束，但落在SPM的局部區塊上的光束的局部區塊需要具有小的「局部」發散角。因為當光從SPM傳播到第一中間目標時，正是這種「局部」發散度將決定PSF的尺寸。 o     因此，會聚光束意味著光束的包絡（envelope）是會聚的，而準直光束在本文中意味著光束內部的任何小區塊仍具有很低的「局部」發散度。例如，光束包絡（「全域（global）」）會聚角可以是1°，「局部發散度」可以是0.1°。因此，目的是在僅具有有限的模糊量的情況下讓未被轉向的光束傳播到目標圖像，使得其「適配」或「匹配」該目標圖像的尺寸。這可以藉由向SPM提供會聚的照明來實現，並且SPM只是反射會聚的照明，從而進一步會聚光束。匹配意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的目標圖像場域由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。 o     具有高亮器和基線光束的投影機，其具有與SPM平行（或甚至發散）的照明，在投影機前方放置凸透鏡，使得平行光束在被SPM反射之前和之後的兩個路程中被轉變成具有正確會聚角的會聚光。 o     第一種方法可能是較佳的，因為其不需要在SPM前方的額外的透鏡，但當然，第二種方法甚至其它方法都包括在本發明的範圍內。 o     一種具有高亮器光束和基線光束的投影機，其較佳實施了會聚照明，使得從全SPM表面鏡面反射的光將傳播到第一圖像目標平面，並適配於小於SPM的該第一（中間）目標圖像的尺寸。 o     一種具有高亮器光束和基線光束的投影機，其中，未被轉向的光束和目標圖像之間的匹配程度可以藉由在SPM上放置平坦的光柵（在每個畫素上具有相同延遲值的光柵）來進行評估。其應當落在目標圖像上，使得至少85%的目標圖像區域由目標圖像中心處的強度的至少75%照亮，並且未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。 o     這意味著未被轉向的圖像較佳不要太小，以免過多的側面和角落區域被照亮，但也意味著未被轉向的圖像係較佳不要太大，以免過多的未被轉向的光將會落在目標圖像旁邊，並將會因此損失。 o     還有動機是使目標圖像處的未被轉向的光的光斑足夠小，從而具體地滿足上述關於總光通量落在第一目標圖像區域內部的標準。原因是被轉向的光可以被認為是由放在SPM上的局部光柵引起的未被轉向（鏡面反射）的光路的偏轉，並且當鏡面反射光已經會聚到較小的第一目標圖像而不是遠離其時，這種被轉向的光的效率將更高。這已經給了被轉向的光沿良好方向的第一推動力，並導致剩餘的偏轉角更小，這意味著轉向效率將更高。

本發明的實施態樣可以實施基線光束和高亮器光束，彼等兩者都是用非偏振光工作的，並被設計成／適於提供具有相同或相似的小量的角度擴展的組合光束，使得彼等可以經由角度組合進行組合，並且使得在組合之後彼等可以共用同一漫射器，原因是在出射光瞳中的最大去斑和最大輻射減少（為了雷射安全）。

在本發明的實施態樣中，對於具有高亮器光束和基線光束的投影機，其中，基線光路14可以包含光棒48，光棒48的出口以一空間放大係數（spatial magnification factor）在光學上中繼到成像引擎30的入口，使得基線光束42的角度擴展強烈降低，使得可以與高亮器光束40進行角度組合。對於本發明的一些或所有的實施態樣，可以藉由位於高亮器光束和基線光束的組合點之後的一或多個共同的漫射器49而提供進一步的角度擴展。然後可以在成像引擎30的入口處選擇自訂的圖像尺寸，但保持與沒有高亮照明的、「經典」的僅有基線的投影機設計為相同的尺寸是有益的，因為這樣可以保持成像引擎30的平等和模組化，而且因為該成像引擎30的各光學部件已經為所選擇的成像器尺寸（如0.98英寸或1.38英寸或其它尺寸的DLP 34、36、38）進行了最佳化。DLP或DMD或其它成像器的尺寸係最通常以其對角線尺寸表示，單位為英寸。因為漫射器的一個作用是減少出射光瞳中的輻射，以使裝置實現某個較低的雷射安全等級（亦即1級），漫射器可以分成兩個，以避免漫射器破裂並產生不安全的輻射的情況。當分成兩個漫射元件時，就不再存在造成這種輻射度過高的問題的單一的障礙條件事件。

在第二實施態樣中，具有高亮器光束和基線光束的投影機，其中至少一個空間相位調製器被選擇為具有非正方形，比如長方形長寬比，諸如3：4畫素長寬比，以便進一步減少光路和高亮照明在（一或多個）成像器上的最小光斑尺寸。這種具有最小光斑尺寸的照明光斑被稱為PSF（點擴展函數），其例如是在HDR（高動態範圍）光束轉向投影機中。對於本發明的一些或所有的實施態樣來說，混合的SPM都包括在本發明的範圍內，比如對於一些顏色具有正方形畫素的SPM，其在其它一些顏色中具有長方形畫素。

在又一個第三實施態樣中，省略了在高光色光路中的一個光學中繼器，亦即從第一中間圖像到第二中間圖像的中繼光學器件，這意味著空間相位調製器直接將彼等的光直接轉向至成像引擎30的入口處的目標圖像。成像引擎30的入口的尺寸係典型地比空間相位調製器小。因此，此處空間相位調製器的會聚和均勻照明對圖像品質、緊湊性和效率也是有利的。圖像品質方面可以再次包括整個圖像的最大高亮照度、暗區塊和亮區塊等的一致性。這種較簡單的高亮器光路的缺點是，高亮器光束的角度擴展變得更大，因為缺乏可以使光束在成像引擎的入口平面處成為遠心的光學中繼步驟，並因此限制了角度範圍。因此，在高亮器光束和基線光束組合之後，供漫射器活動的角度餘地較小，如對於去斑和減少出射光瞳中的輻射是較佳的那樣。當投影機的高亮器光束和基線光束將會有較小的角度範圍時，彼等在角度空間上也可以更緊密地間隔，以進行角度光束組合，這時就可以挑選較強的漫射器以將光擴展直到成像引擎的接受角度的極限，並且漫射之後的角度擴展之間將存在更好的重疊。當直接轉向到圖像引擎的入口並跳過使光束遠心的光學中繼時，上文對於第二實施態樣所描述的額外的中繼光學器件所帶來的益處就會消失。

參照本發明的一些或所有實施態樣，相位調製器處的角度擴展的範圍係在實現高品質光束轉向的能力方面起作用。對於這個角度擴展本身，沒有嚴格的閾值（threshold），但其是第一目標圖像處的擴展的結果，在SPM（空間相位調製器）（的每一點）處的角度擴展將會決定在目標（PSF）中的照明光斑的尺寸。

下面的文章涉及到實現高品質的多色高亮器投影機的其它方法，並且與一些或所有的實施態樣有關，並與每個這樣的實施態樣一起揭露。

根據控制高亮品質的方法和系統，起點是選擇距SPM有一定距離的目標圖像的位置，因為較佳在目標圖像中只得到一個強的「被轉向的」繞射級數，而不是任何其它的繞射級數（亦即像-3、-2、+2等的繞射級數）。這意味著這個距離較佳或至少應當是D＝寬度_目標／（波長／間距_SPM），這樣所有的SPM畫素可以在仍具有主要的被轉向的繞射級數（亦即第一繞射級數）的情況下「到達」所有的目標位置。這被稱為「1x設計」。較佳為這個「1x距離」增加一些額外的距離，以便有更好的效率，並且不具有落在目標旁邊的、最接近的其它更高的級數周圍的擴展的問題。可以使用1.1x的設計，其中，D因此比上述公式要求的大1.1倍。這被稱為1.1x，其被稱為「設計係數」（design factor，DF）。

然後，PSF擴展係由距離乘以SPM處的角度擴展得到，該PSF擴展應與目標的寬度進行比較。如果PSF太大，光束轉向能力就迅速下降。在極端的實例中，如果PSF是目標尺寸的100%，那麼進行光束轉向就不再有任何用處了，因為整個照明光斑事實上無論如何恰好照亮了整個面板。

下面給出了PSF的通用公式，這個公式的結果係與第一中間目標圖像的尺寸相對於SPM的尺寸無關。因此，這個公式中沒有要求使SPM的尺寸等於第一目標的尺寸。因此，第一目標的圖像尺寸可以減少，同時適應SPM上的照明，以仍然在其中捕獲未被轉向的光，同時額外地捕獲更好的被轉向的光效率。

注意到，在下面的PSF公式中，存在NA_fib*W_fib的表達，這是「光學不變數（optical invariant）」原理的一種表達，在這種以1維表示的情況下，該表達類似於稱為BPP或光束參數積的光束品質特性。這種「光學不變數」出現在無損光學成像設計（lossless optical imaging design）的所有階段，如中繼光學器件。NA或數值孔徑在此處應被解釋為（半）角度，以「旁軸精神（paraxial spirit）」（對於小（角度）α，sin(α)＝α＝tan(α)，這是可用於本發明的任何實施態樣的近似）。因此，2*NA_fib*W_fib可以被α_SPM*W_SPM所取代，其中α=角度擴展。

可以證明的是，對於均勻照明的PLM系統，亦即經由具有NA _fib和寬度W _fib的光纖的系統，任何目標圖像中的PSF百分比和角度擴展都遵循這兩個方程式： PSF(%)=2NA _fib*W _fib/λ*DF/HRES+ΔPSF(%) _optAng_H=λ/W _img*HRES/DF

角度擴展是在任何焦點處的任何漫射器之前計算的，並且在經由角度組合而使用HL+BA光束組合方法時變得非常相關。為此，有利的是光學中繼器之一者在光束組合之前使光束成為遠心的。焦點平面內的漫射器係用於將出射光瞳中的輻射度降低至低於雷射安全極限，並減少斑點。 PSF（%）：相對於螢幕寬度而表示的PSF的寬度 DF：設計係數，繞射級數以該係數相對於圖像寬度擴展。 HRES：PLM的水平解析度，以畫素數量計 ΔPSF（%）：所有中繼器支柱所引起的PSF的額外增加 Ang_H：在目標圖像寬度W圖像下的光束的角度擴展

總而言之，對於光束轉向架構來說，為PSF選擇最大值是本發明的一些或所有實施態樣的起點。這個值被選擇為在圖像寬度的10至40%之間，或10至35%之間，或10至30%之間，或10至15%之間。PSF越大，高亮的分佈就越多，因此，這個高亮內部的高亮峰值係數就將越低，並且可以實現的高亮就越不強烈。

對上述公式進行重新整理，使用光學不變數的概念，亦即 2NA_fib*W_fib=α_SPM*W_SPM（此處α=角度擴展），忽略增加PSF尺寸的額外光學模糊，得到： α_SPM_max＝PSF_max/W_SPM*λ/DF*HRES

對於0.98英寸的SPM和2048個水平SPM-畫素（HRES=2048），W_SPM=22.1毫米，λ＝532奈米（綠色），設計係數DF＝1.1，因此PSF_max＝0.35，這就得出α_SPM_max＝0.0163 rad或0.94°。當然，PSF=35%是非常大的值，其結果是高亮品質將較低。為了獲得更好的品質，可以選擇PSF=12%，因此，SPM上的角度擴展限制在0.32°，或0.0056 rad（5.6 mrad（毫弧度））。

因此，SPM上的角度擴展的閾值取決於SPM的確切設計，例如，取決於使用哪種SPM（尺寸、畫素數量、畫素間距）。最終的PSF尺寸佔圖像上的目標的百分比與高亮的峰值係數有關，並且低PSF寬度有益於高的高亮峰值係數。在SPM的現實參數（尺寸、畫素數量、畫素間距）、DF（其至少＞1）、視覺波長（440至650奈米）的情況下，入射光在SPM上的角度擴展應當低於5°並且較佳遠低於5°。

綜上所述，以下描述的方法200可用於本發明的任何實施態樣。

在步驟201中，目標圖像的位置被選擇為距在高亮器光路中的SPM有一定距離處，使得在目標圖像中只得到一個強的「被轉向的」繞射級數，而排除其它繞射級數。

在步驟202中，這個距SPM的距離至少被設定為 D＝寬度_目標／（波長／間距_SPM），使得所有SPM畫素都能在仍只有主要的被轉向的第一繞射級數的情況下「到達」所有目標圖像位置。

在步驟303中，PSF擴展是經由距離乘以SPM處的角度擴展來計算的。

在步驟204中，將PSF擴展與目標的寬度進行比較。

在步驟205中，選擇可允許的最大PSF。這個值被選擇為在圖像寬度的10至40%之間，或10至35%之間，或10至30%之間，或10至15%之間。PSF越大，高亮的分佈就越多，因此，這個高亮內部的高亮峰值係數就將越低，並且可以實現的高亮就越不強烈。

在步驟206中，第一目標的圖像尺寸被縮小，同時適應SPM上的照明，以捕獲未被轉向的光。

在步驟207中，計算出在任何焦點平面中在任何漫射器之前的高亮器光束的角度擴展。

在步驟208中，光學中繼器視需要配置成在高亮器光束與基線光束進行組合之前使高亮器光束成為遠心的。

在步驟209中，漫射器配置成將出射光瞳中的輻射降低至低於雷射安全極限，並減少斑點。

在步驟210中，在SPM上設定現實參數，諸如尺寸、畫素數量、畫素間距、視覺波長、入射光在SPM上的角度擴展。

在步驟211中，空間相位調製器係定位在高亮器光路中，以動態地逐個畫素地改變相位值，以生成照亮產生最終圖像的成像器的高亮。

存在有使用在本發明的任何或所有實施態樣中實施的空間相位調製器的光束轉向投影機的兩種方法。

第一種方法涉及高品質的多色高亮器投影機，其只使用相位調製器階段，並且沒有「清理（clean-up）」成像器階段，因此，空間相位調製器直接產生最終的高解析度。這個清理階段通常是由空間振幅調製器來完成的，該空間振幅調製器係拋棄（dump）處於錯誤位置中的高亮的部分，但在這種方法中卻因此不存在。因此，由SPM在目標圖像處產生的照明輪廓係直接為將被投影在螢幕上的最終圖像。這種方法只有在PSF保持得非常小的情況下才能起作用，例如圖像寬度的0.05%，因為將會有給大數量存在的「餘地」，大數量諸如在水平方向上的2000個單獨的轉向光斑（「畫素」），以及在垂直方向上的足足1100個「畫素」，這是高清電視（HDTV）的解析度。這只有在單個雷射器可以極佳地準直的情況下才有可能，並且不需要組合來自諸如雷射二極體之類的許多雷射器的光束。這要求光束發散角小於0.001°，亦即4角秒（arc second）。這對於由多個雷射器構成的光束來說是不可能的，並且對於由一個二極體雷射器構成的光束來說已經是挑戰。其可以用單個DPSS雷射器工作（低功率＜1 W）。例如，這種「直接光束轉向」可以用於擋風玻璃（windshield）HUD投影機，用於顯示例如速度和GPS資訊，此類資訊需要非常亮但不需要那麼精細詳盡。對於這樣的系統，不需要成像器。

第二種方法，對於本發明的一些或所有的實施態樣來說是較佳的，多個相位調製器用於照亮產生最終圖像的（一或多個）成像器，並且事實上會清理模糊的／不清楚的照明輪廓（參見US9936715和US10477170）。因此，存在兩個階段，一個是清理後的成像器，其完成詳細的圖像，PSF可以增長，使得其BPP可以變得更大並且包含更多的功率。以PSF＞＞0.05%為代價，但這是可以接受的，因為有了清理後的圖像。允許照明是模糊的。

本發明的一些或較佳所有的實施態樣的具體特徵是具有盡可能緊湊的光束轉向的架構實施方式。這可以藉由允許目標圖像小於SPM的會聚照明來實現。

在本發明的實施態樣中，由被轉向的光形成的圖像和由未被轉向的光形成的圖像可以具有基本上相同的尺寸（亦即其外部尺寸）以及相同的位置。在本發明的實施態樣中，未被轉向的光和被轉向的光兩者都被引導至相同的中間目標圖像，其中未被轉向的照明圖像恰好與基線光束的基線照明光相加。這兩者都被期望具有良好的均勻程度，而被轉向的照明圖像則可以用於在一些需要高亮的區域中提供非常高的照明（亦即，10倍或更高），這取決於要顯示的圖像是否包含這種高亮。以這種方式，關於未被轉向的光和被轉向的光兩者都不損失光，並且未被轉向的光也被充分利用而不拋棄。該附加是對高亮器光束的一部分更高效的利用。

在本發明的一個實施態樣中，描述了具有高亮照明部分和基線照明部分的多色投影機架構。高亮照明部分具有高亮光束和用於有色投影的高亮照明路徑，該路徑對於每種顏色配置有至少一個空間相位調製器和照明空間相位調製器的至少一個高度準直的光源，以產生基本上均勻的光束，並在空間相位調製器的每一點上提供具有非常少量的角度擴展的照明。因此，藍色光源用於一個SPM，綠色光源用於另一個SPM，並且紅色光源用於第三個SPM。各光源可以是例如雷射器或雷射二極體。

本實施態樣還包括由基線光學照明路徑提供的基線光束，該基線光學照明路徑在光學平面處提供均勻的光束，其光束尺寸與高亮器光束相同，並且角度擴展的量相似（例如不小於高亮光束的角度擴展的1/2，並且不超過高亮器光束的角度擴展的2倍）。這可以表示為立體角，然後彼等之間的比率在¼至4之間。高亮器光束和基線器光束的角度擴展輪廓可具有不同的形狀，參見圖12a中相應的光斑122和124或圖12b中的126、128。在高亮器光束的情況下，所有的光線都來自於SPM，所以包絡是長方形的，就像SPM的畫素一樣，例如基於活塞的畫素。在基線光束的情況下，這種光來自積分器，諸如像光棒一樣的均質器，並且角度擴展是由光進入該光棒的角度決定的。亦即，如果在入口處使用漫射器，那麼其可以是圓形，但也可以是橢圓、正方形或長方形的包絡形狀。

出於這個原因，可以將「角度2D平面」相互比較，然後彼等完全與「立體角」相當。在這種情況下，需要求係數½和2的平方或因此是¼和4的平方，因為現在是2D維度。

在高亮器光路中使用的空間相位調製器（每種顏色至少一個或每種顏色僅一個）係較佳利用非偏振光或隨機偏振光工作，使得入射的高亮器光束不必被偏振或被分光成具有正交偏振的兩束光。空間相位調製器可以被認為是可程式設計的透鏡或動態可定址的光轉向部件，並且可以接收相位光柵，其產生光到目標圖像中的特定區塊的轉向，隨後可以在一或多個附加步驟中被中繼到形成最終高解析度圖像的成像器上。對於光柵，一組數值被載入到SPM，其包含了對SPM的所有畫素上劃分的相位光柵的描述。這是經由SPM的驅動器（例如由控制器為此執行數值）發生的，該驅動器將這種二維相位光柵信號載入到SPM中。在SPM中，數值可以被轉換為電壓，並被定址到不同的畫素。這些電壓將導致電極的不同的運動，並導致對於不同的畫素出現不同的波前延遲值，並且這與光的波長相組合將導致在相位上的差異。

然而，重要的是要考慮到，來自被照明的空間相位調製器的光係以不同的級數被反射（或透射）。對於這個實施態樣，或者對於一些或所有的實施態樣，較佳的是只使用一個「被轉向的」級數並落在中間目標圖像上，並且也稱為「未被轉向的光」的鏡面反射的且非繞射的光仍然到達中間目標圖像。

這種鏡面反射光或未被轉向的光，再加上在光已通過相位調製層（亦即蓋板玻璃介面）之前介面上的其它鏡面反射，是相位光柵輪廓中的非理想性的結果。

在該實施態樣中，第一中間目標圖像的空間尺寸被選擇為小於，更佳遠小於空間相位調製器的空間尺寸。較小的數值，亦即空間尺寸的較小數值是相對於對角線而言的。較佳是在第一中間目標圖像的對角線上的尺寸係比空間相位調製器的空間尺寸（亦即對角線）至少小10%，例如最多達15%或至少小20%，或者更多。例如，對於0.98英寸的SPM和0.49英寸的第一目標圖像，第一目標圖像要小50%。例如，第一目標圖像的範圍可以小10至60%。在該實施態樣中的另一個具體佈置是，照亮空間相位調製器的高亮器光束同時是均勻的和會聚的，使得（仍然是高度準直的）未被轉向的光形成基本上均勻的照明圖像，其尺寸與第一目標圖像相匹配，第一目標圖像小於相關的SPM的有效區域。可以藉由在SPM上放置平坦的光柵（在每個畫素上都有相同的延遲值的光柵）來測量未被轉向的光。本發明的任何或所有實施態樣的一方案是，未被轉向的光應當落在目標圖像上，使得至少85%的目標圖像區域由目標圖像中心處的強度的至少75%照亮，並且未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。

這意味著未被轉向的圖像不能太小，以至於目標圖像的側面和角落區域被照亮，因為未被轉向的光對照明的貢獻將會太過不均勻，但也意味著未被轉向的圖像不能太大，以至於太多的未被轉向的光落在目標圖像旁邊，並因此將被損失。

這意味著未被轉向的圖像較佳是小的，使得側面區域和角落區域的過多部分被照亮得不足，但也意味著未被轉向的圖像較佳過大，使得太多的未被轉向的光落在目標圖像旁邊，並因此將被損失。

由於這種從相關SPM會聚到第一目標圖像的高亮器光束的構造，空間相位調製器不再以整個空間相位調製器的平坦波前來進行照明，而是以彎曲的波前進行照明，這將保持在第一目標圖像內使光束轉向的可能性，實際上比起從SPM到第一中間目標圖像的所使用的平行照明的情況，對朝向該較小的目標圖像具有更好的轉向效率。

如果未被轉向的光圖像的形狀係比被轉向的圖像小，就將存在比成像器小的未被轉向的照明光斑，這就導致清晰界定的額外照明區塊，其在最終圖像中將會很明顯。如果未被轉向的光照明圖像係比中繼到成像器的被轉向的圖像大，那麼一部分照明光就沒有被用來作用於「基線」照明，這導致了較少的光輸出。

在該實施態樣中，會聚照明還提高了為使光轉向而提供的空間相位調製器的效率並因此將變得更加高效，因為被轉向的光已經被朝向較小的目標圖像引導，並且控制具體轉向的光柵係受到該額外的標準重定向朝向目標圖像尺寸內部的幫助。

如果光柵是藉由使用像Gerschberg-Saxton（格奇伯格-薩克斯頓）演算法那樣的方法來計算的，該演算法計算用於轉向至無限遠處的目標的光柵，那麼高亮器光束的轉向可以例如藉由以下而集中在第一中間目標的位置處：在Gerschberg-Saxton（或其它）演算法得出的相位光柵上添加也稱為「軟體透鏡」的菲涅耳透鏡（Fresnel lens）型相位光柵，其焦距等於從空間相位調製器到第一中間目標圖像的距離乘以空間相位調製器尺寸與第一目標圖像尺寸之間的比率（亦即在每種情況下沿著對角線）。這個軟體透鏡的焦距與當第一目標圖像與空間相位調製器的尺寸相同時完全相同，因此，（一或多個）空間相位調製器上必要的相位光柵在對於現有技術中具有相同尺寸的空間相位調製器的（有效區域的）和第一中間目標圖像情況下將具有相同的複雜性和效率，以及空間光調製器的平行照明。

圖2a至2c示出了反射式相位調製器，例如基於活塞的空間相位調製器。這需要在入射光和出射光之間有小角度，以保持兩個光學部件的分離。在這些附圖中，這是以非常誇大的方式描繪的，因為到目標的距離通常比此處畫的要長得多。此外，該角度只能沿垂直方向或水平方向單獨形成，所以不能沿附圖上所示的方向形成。

圖2a和2b示出了在從第一情形改變到新情形時沒有衝擊，在第一情形中，空間相位調製器的有效區域與第一中間目標圖像的尺寸相同且空間相位調製器係由平行光束照明，在新情形中具有本發明的以下實施態樣，其中第一目標圖像的尺寸係小於在同一路徑上的空間相位調製器的有效面積，並且空間相位調製器係由會聚光束照明，在該過程中，必須計算相位光柵和將軟體透鏡相位光柵添加到相位光柵。

圖2a示出了由準直平行光束照明的（反射式）空間相位調製器，其將鏡面的「未被轉向的」光反射到具有相同尺寸的目標圖像，並具有被稱為「軟體透鏡」的、焦距為f _SW的相位光柵，其使進入光轉向至目標圖像中的單個中心點。圖2b示出了具有會聚照明的相同的（反射式）空間相位調製器，其將鏡面反射的「未被轉向的」光反射到較小的目標圖像，為此可以證明具有相同焦距f _SW的相同軟體透鏡光柵現在將光轉向至較小距離處的較小目標的中心點。

圖2a示出了在空間相位調製器52（例如基於活塞的空間相位調製器）上的相位光柵50的計算的實際佈置，以便使光轉向至一定距離處的、具有相同尺寸的目標56。圖2a示出了由準直平行光束所照明的（例如，反射式）空間相位調製器52，其將鏡面反射的「未被轉向的」光反射到具有相同尺寸的目標圖像56，並具有被稱為軟體透鏡50的、焦距為f _SW的相位光柵，其使進入光54轉向至在目標圖像56中的單個中心點。例如，計算可以使用Gerschberg-Saxton演算法，該演算法輸出實現處於無限距離的光束轉向的角度輪廓的相位光柵。為了將該角度光束轉向輪廓作為照明圖像帶到目標距離處的目標圖像56處，必須將軟體透鏡添加（疊加）至相位光柵。「軟體透鏡」50是帶有具有相位值的同心環的特定光柵，其類似於「菲涅耳透鏡」並且使平行光束轉向至該菲涅耳透鏡的焦點。如果目標圖像56的中心具有單個高亮，理論上GS-演算法的結果將是平坦的光柵，其在整個空間光調製器52上具有恆定的相位值，產生平行光束，然後疊加的軟體透鏡50將按定義把所有這些光束集中在目標56的中心點上。

圖2b示出了在空間光調製器52（例如基於活塞的空間相位調製器）上的會聚照明的情況，該會聚照明係使鏡面反射光束在到第一中間目標圖像56的距離上會聚到較小尺寸的第一中間目標圖像。圖2b示出了具有會聚照明的相同的（反射式）空間相位調製器52，其將鏡面反射的「未被轉向的」光反射到較小的目標圖像，為此可以證明：具有相同焦距f _SW的相同的軟體透鏡光柵現在係使光轉向至較小距離處的較小目標圖像56的中心點。圖2b示出了在這種情況下，用於計算相位光柵的演算法可以與前面的情況的完全相同，並且例如疊加在GS-演算法結果上的軟體透鏡50可以配置成具有與上面完全相同的聚焦距離f _SW，使得其就不需要更強的解決方法，所述解決方法導致通常會造成更低的轉向效率之更高的空間頻率光柵成分。現在f _SW的值係與到第一目標圖像56的實際距離不同，但必須保持與到目標圖像56的距離相等（在圖2a中），其中其的尺寸與空間相位調製器52的有效區域相同。

圖2c示出了藉由就在SPM 52（例如基於活塞的空間相位調製器）的正前方提供正（凸）透鏡，來實現將光束從SPM的尺寸會聚到較小目標的另一種方法。在圖2c中，該透鏡係由SPM 52旁邊的雙箭頭線表示。這是凸透鏡的光學符號。

圖2a、2b和2c中的目標圖像56不具有相同的尺寸，也沒有被放置在相同的位置處。

與在從光纖到SPM 52的中繼器中已經設計這種會聚相比，這是不太佳的，因為實際上從該透鏡到SPM的有效表面總是需要距離，而為了獲得最佳的光學性能，該透鏡應當與該SPM的表面重合，參見圖2c。這是做同樣工作的另一種方式。

在該實施態樣中，可以藉由設計光學中繼器來應用會聚的照明，該光學中繼器係將典型的發散但遠心的光束從諸如較佳是長方形光纖的光纖之類的積分器的出口成像到空間相位調製器，但其具體特徵是光束是會聚的，使得與所選擇的目標圖像尺寸相匹配。匹配意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的目標圖像場域由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。

來自諸如光纖之類的積分器的光不一定是100%遠心的（＝在光纖的出口表面上的每一點中都具有發射錐的平行軸線）。如果光學部件進行會聚照明到SPM上就足夠了。可以假定或考慮遠心性，只是為了方便推導出如何進行會聚照明的理論公式。可以準備光學中繼設計，以實現從光纖的出口處的起始條件到SPM上的期望的會聚照明。

該高亮器光束的會聚焦距（亦即使來自SPM的會聚光束會聚到一點中所要的距離）基本上等於f _conv＝D·w _PM/（W _PM-w _TI），其中w _PM是空間相位調製器的有效區域的寬度，D是空間相位調製器與第一中間目標圖像之間的距離，W _TI是第一中間目標圖像的寬度。這是「軟」目標值，可以偏離該值一點，亦即讓第一中間目標圖像中的照明區域大一點，這只會損失總體的光輸出和轉向效率的一點點，這是次優的，但在一般情況下仍能發揮作用。亦即，會聚性仍然可以與最佳目標值相差5%、10%或15%，而仍然屬於本實施態樣的範圍。要遵循的會聚量的標準與係第一目標位置處的未被轉向的光束的標準相同。該光斑不能太小，因為太小會導致不均勻的作用，也不能太大，因為太大會導致光的損失和轉向效率的損失。

圖3示出了多色投影機10的本發明的第一實施態樣。基線光路14從例如用於紅、綠和藍光的多色偏振或非偏振雷射源86、87、88開始，這些雷射源分別產生基線光束42。這些例如分別用於紅色、綠色和藍色的有色光束的主波長可以是639、530和465奈米。在多色偏振雷射源86、87、88前面示出為雙箭頭線的光學器件85可以包括一或多個透鏡，將從光纖發出的光聚焦到一或多個均質器中，諸如一或多個光棒48。一根小棒是足夠的。光學器件85可以是透鏡帽，將諸如雷射的光聚焦到一或多個積分器中，像諸如一或多個光棒45、48的均質器那樣。在這種情況下不需要空心棒，因為不需要保留基線光的偏振，也不需要使用偏振而非角度組合的組合方法，角度組合正是本發明的實施態樣中所使用的。一或多個漫射器82、84可以放置在一或多個積分器，像諸如一或多個光棒45、48之類的均質器的入口及／或出口處，及／或如果存在的話，放置在順序積分器或諸如光棒之類的均質器之間，以改善光的空間和角度均質化。從像均質器或空心棒48那樣的積分器出來的光束42，在到達漫射器49之前，在組合器中與高亮器光束40組合。在這種高亮器光束和基線光束的角度組合的情況下，「組合器」不需要是「裝置」或「物理部件」，因此在圖3中沒有示出。高亮器光束和基線光束可以就在彼等之間提供角度，然後彼等在「組合的目標平面」65處或附近擊中共同的漫射器49，使得所有的角度都擴散和混合。中繼光學器件63將基線光束42從諸如光棒48之類的積分器或均質器中繼到目標平面65和漫射器49。然後，第二（組合）目標平面65處的照明光斑／圖像係中繼到成像引擎30的諸如DLP 34、36、38之類的成像器上，並從那裡經由諸如TIR棱鏡69之類的棱鏡中繼到投影透鏡37。

高亮器照明路徑14的光路12從諸如雷射器之類的光源開始，光源是例如不同顏色的雷射二極體匯集（LDA）光源1、3、5，顏色諸如紅色、綠色和藍色。例如，這些有色光束的主波長可以分別為639、530和465奈米。光源1、3、5將其各自的有色光耦合到相應的積分器或用於均質化的工具諸如光纖2、4、6中。諸如光纖2、4、6之類的用於均質化的積分器或工具中的每一個的輸出係利用會聚照明而成像到對於每種顏色的空間相位調製器2-7、4-7、6-7上，例如基於活塞的空間相位調製器。被轉向的高亮器光束40係與基線光束42在角度空間上組合，並在包括諸如DLP 34、36和38之類的成像器的成像引擎30之前的平面處被中繼到照明輪廓，並從那裡經由諸如TIR棱鏡69之類的棱鏡中繼到投影透鏡37。

在圖3的繪圖中，顏色「路徑」示出為具有光源、光纖和SPM的單一路徑，例如光源1、3、5和積分器或用於均質化的工具，諸如分別為光纖2、4、6和SPM 2-7、4-7、6-7。實際上，存在三條獨立的路徑，每種顏色各一條，第一路徑具有光源1和積分器或用於均質化的工具諸如光纖2和SPM 2-7，第二路徑具有光源3和積分器或用於均質化的工具諸如光纖4和SPM 4-7，第三路徑具有光源5和積分器或用於均質化的工具諸如光纖6和SPM 6-7。所有這三條路徑都終止於共同的第一目標圖像62上，實際上在SPM2-7、4-7和6-7（例如基於活塞的空間相位調製器）和第一目標圖像62之間有不同的距離。為了清楚起見，圖3只示出了用於一種顏色的一條路徑，並假設對於其它顏色的其它路徑在位置72和74處例如「從側面」被耦合到該路徑中，位置72和74表示諸如二向色鏡之類的組合器。

替代實施態樣包括圖3中所示的一實施態樣，其中三種顏色的高亮器光路僅經由諸如位於遠心中繼光路66內的二向色鏡72、74之類的鏡面而組合。在這種情況下，二向色鏡72和74係定位在中繼光學器件66內，並且對於每種顏色都將存在第一目標圖像62，因此，總共有三個這樣的圖像62。第一二向色鏡可以組合兩種原色，諸如紅色和綠色光束，第二二向色鏡然後將第三種原色，例如藍色光束添加到組合的紅色和綠色光束。

來自諸如光纖2、4、6之類的用於均質化的工具或積分器的光是準直的，並且典型地作為進入光的相當大的部分的未被轉向的光係被鏡面反射，並以相同的準直程度進一步傳播到第一目標圖像62。

在現有技術中，空間相位調製器2-7、4-7、6-7係用平行的和高度準直的光照明，目標圖像62被選擇為尺寸與空間相位調製器尺寸相同，並且主要設計參數是兩個平面之間的距離。術語1X設計表示距離，在該距離處的被轉向的光（從而排除了鏡面反射的未被轉向的光）的兩個繞射級數之間的分離係被分離為超過空間相位調製器2-7、4-7、6-7和目標圖像62的最長尺寸。例如，如果最大的尺寸是空間相位調製器的寬度，這個1X的設計距離就變成D _1X＝W·p/λ，其中W是空間相位調製器的（有效）寬度，p是空間相位調製器的間距，λ是光的波長。當距離低於D _1x時，在目標圖像中將會存在超過一個（被轉向的光）級數，所以推薦並較佳考慮採取遠大於1X的距離，也是為了保持更高的效率。在1.5X設計的該實例中，可以使用距離D _1.5x，並且由於該距離值對波長的依賴性，彼等對每種顏色都會有所不同。所謂「有效」，是指需要考慮到調製器的有效區域的尺寸，而不是例如部件的外部尺寸。

在該實施態樣中，目標圖像62的尺寸比SPM 2-7、4-7、6-7小，可以遵循同樣的原理來計算D1X和D1.5X這樣的距離，除了對於W值，現在必須使用目標圖像62的最大尺寸。這導致SPM 2-7、4-7、6-7和第一目標圖像62之間的距離比現有技術的情況中更小，因此，高亮器光束的光路更緊湊。

經調製的高亮器（照明）光束40在與基線光束42組合之後可以通過漫射器49。在該實施態樣中，空間相位調製器2-7、4-7、6-7的對角線尺寸為例如0.98英寸。高亮器光束40係被空間相位調製器2-7、4-7、6-7反射到第一目標（例如中間目標）圖像62，該圖像的對角線尺寸例如為0.7英寸，其中，在第一中繼光學器件66之後的第二目標圖像65的對角線尺寸例如為0.873英寸，成像引擎30的諸如DLP 34、36、38之類的調製器的對角線尺寸例如為1.38英寸。這些尺寸可以用於具有常規照明和無光轉向的DLP投影機設計。該實施態樣適用於非偏振光或部分偏振的光，因為這是從用於均質化的工具中出來的，用於均質化的工具諸如分為別照亮SPM 2-7、4-7、6-7的光纖2、4、6。

因此，在這種情況下，對於藍色，會聚到空間相位調製器2-7、4-7、6-7上的照明的f _conv等於例如398毫米×22.12/（22.12-19.56）＝1342毫米。

在該實施態樣中，非常有利的是使某一設計係數的角度擴展盡可能小，使得高亮器（照明）光束40圖像和基線（照明）光束42圖像兩者的角度佔用區域（angular footprint）最小，使得彼等聯合起來的角度佔用區域也最小，並且存在很大的角度餘地用於漫射器49在成像引擎的接受角的內部擴散光。例如，在該實施態樣中，漫射器49可以位於第二中間圖像65內或第二中間圖像65處。這可以進一步擴展光的角度，以盡可能多地填充可用的成像引擎孔徑。

由於這個原因，在本實施態樣中，在第一目標圖像62和第二中間圖像65之間實施中繼光學器件66是有利的步驟，當光束正好在漫射器49之前擊中組合圖像時，中繼光學器件使光束成為「準遠心」的。「準」的意思在此處是「盡可能多」，並且其應當為在這一點處具有最大的角度擴展的顏色子光束進行最佳化，典型地是紅色子光束，因為SPM 6-7（例如基於活塞的空間相位調製器）和目標圖像62之間的距離較小。具有最佳遠心率的益處是，光束的角度擴展將是最小的，使得在組合位置處的高亮器光束和基線光束的主要光線之間的角度差可以保持得盡可能小，這就為漫射光留下了最大的量，而不產生將不會被成像引擎30接受的過高的角度。

圖4、5、6和7示出了可以在第一目標圖像62和第二目標圖像65之間實施的中繼光學器件66的各種方式。這些設計中的任一種都可以用於任何實施態樣的中繼光學器件66。對於這些附圖的每一者，第一中間目標圖像62將位於附圖的左側，並且第二中間目標圖像65位於右側。

圖4示出了在第二中間圖像65處形成遠心光束的在第一中間圖像62和第二中間圖像65之間的中繼光學器件66的原理。圖4示出了這些中繼光學器件66如何工作。來自空間相位調製器2-7、4-7、6-7（例如基於活塞的空間相位調製器）的中心的高亮器的光線90落在第一目標圖像62上的所有位置上，必須在第二中間圖像65中使光線90平行，特別是在第一中間圖像62的邊緣處的那些。在第一中間圖像62和第二中間圖像65之間的中繼光學器件66係在第二中間圖像65處形成遠心光束。

圖5示出了從遠心光束81到具有不同尺寸的遠心光束83的中繼光學器件66的實例實施方式，例如在此情況下，光束83的直徑較大。

例如，中繼光學器件66的這種功能可藉由簡單的雙透鏡組中繼設計來實現，該設計具有一些特定的適配。輸入的遠心光束81可藉由雙透鏡組佈置94轉換為放大的遠心光束83，如圖5所示，焦距為f1和f2，其中放大率由f2/f1定義。

如圖6所示，如果在S1處的高亮器光束95是發散的，則這種設計可藉由將第一透鏡96（焦距f1）朝向第一中間目標圖像62重新定位來修改，亦即將第一透鏡96向左側重新定位，並將焦距修改為f1’。然而，到中繼光學器件66的總距離跨度不需要改變。藉由改變兩個透鏡96、97中的一個的位置和度數來實施中繼光學系統66從非遠心光束95到具有不同尺寸的遠心光束98，這在圖6中示出。

在用於在空間相位調製器2-7、4-7、6-7（例如基於活塞的空間相位調製器）處形成會聚照明的方法的一者中，同樣的原理可以用於從積分器或均質化棒或光纖2、4、6的出口到空間相位調製器2-7、4-7、6-7的類似中繼光學器件，現在藉由使中繼光學器件105（透鏡）、106（透鏡）、107（透鏡）中的第二透鏡106移位，如圖7中所示。圖7與圖6相似，但中繼光學器件66係從遠心光束102延伸到非遠心（會聚）光束104。

如果使用光纖，則f2/f1之間的比率可以變得相當高，亦即70x的放大率。

較小的中間目標圖像62的主要優點是，從空間相位調製器2-7、4-7、6-7到第二中間圖像65的光路可以做得更緊湊，在高亮器光路12和基線光路14中都可以，而對成像引擎30的最小可能照明光斑的尺寸沒有任何影響，並且對高亮器光束40在第二中間圖像光斑65處的角度擴展沒有任何影響。

下表2示出了對於第一目標圖像62的藍色路徑（主波長465奈米）具有不同尺寸的設計的路徑長度的變化的非限制性實例。D1.1x是空間相位調製器2-7、4-7、6-7和第一中間圖像62之間的距離，D2PM是積分器或諸如光纖2、4、6（在此情況下）之類的用於均質化的工具的出口到空間相位調製器2-7、4-7、6-7的距離，並且D2TI2是第一目標圖像62和第二目標圖像65（又稱中間圖像）之間的距離。很明顯，第一目標尺寸的減少係產生了從空間相位調製器2-7、4-7、6-7（例如基於活塞的空間相位調製器）到第二中間圖像65的光路長度的大量減少，而且在光學部件的位置和尺寸或可行性方面沒有大的變化。

表2

第一目標尺寸	D1.1x	用於會聚照明的焦點	中繼器2T1 f1；f2；f2'；d	D2PM	中繼器2T2 f1；f1'；f2；d	D2TI2	總路徑長度
0.98英寸	565毫米	無窮大	f1=1.5毫米 f2=105毫米 d=0毫米	213毫米	f1=56毫米 f2=50毫米 且如果* f1'=55.5毫米 d=5.1毫米	212毫米	990毫米
0.7英寸	398毫米	1342毫米	f1=1.5毫米 f2=105毫米 f2'=104.5毫米 d2=7.6毫米	213毫米	f1=40.1毫米 f1'=39.8毫米 f2=50毫米 d1=3.7毫米	180毫米	791毫米
0.49英寸	282毫米	565毫米	f1=1.5毫米 f2=105毫米 f2'=102.4毫米 d2=16.5毫米	213毫米	f1=28.1毫米 f1'=27.9毫米 f2=50毫米 d1=2.5毫米	156毫米	651毫米

*: 如果遠心校正係用於第二中間圖像中的光束。

如果如上所述並如在圖3中所示產生有光學中繼器66，那麼在第二中間圖像65處的光的角度分佈係被很好的確定。在角度空間中，擴展將採取長方形的形式，其具有在旁軸近似中由w _PM/D/M所給出的角度寬度，其中w _PM是相關空間相位調製器2-7，4-7，6-7的寬度。D是空間相位調製器2-7、4-7、6-7與第一目標圖像62之間的距離。M是第一中間圖像62和第二中間圖像65之間的空間放大係數。角度高度也是如此，在這種情況下，空間相位調製器高度h _PM取代公式中的w _PM。

這些是上述實例中當第一目標62的圖像對角線尺寸為0.7英寸（實際上結果與該值無關）時用於從第二中間圖像65出來的光的角度寬度和高度值： 第二中間圖像65的尺寸（0.87英寸） 19.56毫米×10.46毫米 在第二中間圖像處的角度擴展，如果中繼器使其回到遠心，則在水平方向上： 紅：60.9 mrad或3.5° 綠：50.5 mrad或2.9° 藍：43.9 mrad或2.5° 垂直方向： 紅：32.1 mrad或1.8° 綠：26.6 mrad或1.5° 藍：23.3 mrad或1.3°

這些角度擴展值係典型地比投影機的成像系統（成像引擎30）所接受的角度小得多。如果使用F/4.5的投影透鏡37，利用具有上述實例中的尺寸的光束來照亮紅色、綠色和藍色的1.38英寸DLP成像器，那麼該成像引擎30在0.87英寸的輸入平面上的接受角將會是由直徑約為20°的角空間中的圓所形成的立體角。

基線光束42也應當照亮第二中間圖像65的相同尺寸的光斑，如果基線照明的角度擴展與高亮光束40的角度擴展具有基本上相同或相似的程度，則可以將兩束高亮器光束和基線光束組合起來且中間只有很小的角度間隙，因此，可以在足夠近的距離上傳遞這兩束光束，使得存在足夠的餘地讓成像引擎30的接受角和投影透鏡37內部的漫射器49發揮額外的角度擴展作用，這對去斑和降低輻射度是有用的。

圖8示出了在第二中間圖像65處的角度空間中，在執行漫射器49的擴散作用之前，將高亮器光束114和基線光束112組合之後的情況。

圖9a示出了常規的高亮器光束和基線光束所佔據的角度空間，每個角度空間的直徑是對應於成像引擎的接受角116的直徑尺寸的一半。圖9b示出了根據本發明的情況，其示出了組合光束已傳輸通過漫射器49之後的角度空間，這種情況將在投影透鏡37的出射光瞳中以不同的比例被找回。圖9b示出了在漫射器49之後的、組合的基線光束和高亮器光束的角度擴展，如假設看向投影透鏡37中時在出射光瞳中也可見的那樣。

在這種構造中，漫射器49剛好在一定的角度距離上擴展角度，因此可以最佳化擴散功率，以使其恰好延伸到成像器的接受角的邊緣（因此沒有光損失），從而最大限度地發揮去斑功能，並最大限度地減少在看向出射光瞳時的最大輻射度，這是降低投影機的雷射安全危險風險的關鍵（例如可以滿足IEC60825-1和IEC62471-5的要求）。此外，在接受角之外，不因光漫射而存在光損失。

高亮器光束和基線光束也將共用角度的重疊，這也將有利於最終圖像的空間均勻性（亦即，沒有僅在高亮器照明或基線照明中的一者上的特定的漸暈）。

關於PSF和角度擴展公式的推導，其也已經被普遍證明了藉由遵循本實施態樣的教導，並且在假設所有必要的照明和成像中繼器為理想光學系統，從而假設沒有光學像差和散焦的情況下，被表示為成像器寬度或如此投影圖像寬度的百分比的、在成像引擎30上的高亮器（照明）光束的PSF或點擴展函數的（理論）值可以由以下公式給出： PSF(%)=2NA _fib*W _fib/λ*DF/HRES+ΔPSF(%) _opt

這個公式係與在高亮器光路中的第一中間圖像和第二中間圖像的尺寸無關，只取決於在光源1、3、5和空間相位調製器2-7、4-7、6-7之間光纖的（所使用的）NA和寬度W，設計係數（DF）和空間相位調製器2-7、4-7、6-7的水平畫素數量（HRES）。這個方程式中額外的DPSF項代表了由於整個光路中的像差和散焦而導致的、潛在的、額外的高亮器PSF的模糊性。

在該實施態樣中所選擇的實例中，例如用0.98英寸的空間相位調製器（SPM相位調製器），這將產生高亮照明相對於成像器寬度的擴展，在這種對於0.98英寸空間相位調製器2-7、4-7、6-7具有10.8×10.8微米的畫素的情況下，等於PSF=13.7%。對於該實例，具有以下輸入值： 波長：525奈米 光纖：355×187微米（355微米用於計算） NA光纖： 0.19 設計係數：1.1x 從額外的光學模糊產生的額外PSF被忽略： 0%

對於光束轉向的HDR（高動態範圍）投影機架構來說，這是可工作的數字。

該實施態樣的優點包括：藉由使第一中間圖像62的尺寸（例如對角線）小於空間相位調製器2-7、4-7、6-7的有效區域（例如對角線），使會聚照明與尺寸差異相匹配，以使得鏡面反射光（其為未被轉向的光）與該較小尺寸的圖像在第一目標平面處基本上映射，可以使整個高亮器光路12變得更短、更緊湊，因此成本更低，並且在性能上沒有任何根本的降低。「匹配」意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的目標圖像場域由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。

另一種通用公式可以推導出高亮器光束在第二中間圖像65中或最終成像器30上的角度擴展（因此在使光束遠心的中繼器之後），其中，W _img是在被檢查的圖像位置（亦即，中間圖像62或成像引擎30）處的圖像，HRES同樣是水平解析度，並且DF是設計係數： Ang_H=λ/W _img*HRES/DF

該實施態樣的第二個優點是，藉由將中繼光學器件66從第一目標圖像62添加到第二目標圖像65或成像引擎30，使高亮器光路中的發散的、被轉向的光束遠心化，人們可以為在該第二中間圖像65中的完整光束產生角度擴展的最小包絡尺寸，以使得在組合光束碰到在角度空間中執行進一步的光擴展的共同的漫射器49以便進行最大的雷射去斑和出射光瞳輻射度降低之前，可以藉由角度執行基線光束40和高亮器光束42的組合，其中基線（照明）光束42被設計成限制於類似尺寸的角度擴展。

該實施態樣提供緊湊的高亮器光路，並且還提供實施緊湊的高亮器光路的方法，並且還提供在高亮器光束與基線光束組合的位置處且在到達角度擴展漫射器49之前具有最小角度佔用區域（因為具有遠心光束）的被轉向的光。對於每種顏色，這可以藉由以下步驟實現：

高亮光束是由以下製成的： -      向積分器或用於均質化的工具（諸如尺寸足夠小的光纖）提供光的雷射源，使得其形成高度準直的光束（亦即，光束參數積小於50 mm·mrad） -      從積分器或用於均質化的工具（諸如光纖2、4、6）分別到空間相位調製器2-7、4-7、6-7（例如基於活塞的空間相位調製器）的中繼光學系統，該中繼光學系統實現了在有效空間相位調製器區域上的會聚照明 -      對於每種顏色的空間相位調製器2-7、4-7、6-7，例如對於每種顏色的基於活塞的空間相位調製器 -      第一中間目標圖像62，其係遠小於空間相位調製器2-7、4-7、6-7（SPM，例如基於活塞的空間相位調製器）的有效面積（亦即小於15%以上），並且會聚照明被實現為使得鏡面反射光（其為未被轉向的光）與該第一中間目標尺寸基本上匹配。匹配意味著未被轉向的光落在第一目標圖像上，使得至少85%的目標圖像場域由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心處。較佳地，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。 -      第二中繼光學系統66，該系統將第一中間圖像62成像於第二中間圖像65上，並且其中光束成為遠心的。

此外，在該實施態樣中還提供光束組合系統和方法，該系統和方法經由一組雙色組合器72、74組合三種有色高亮光束12，雙色組合器諸如是放置在對於每種顏色的位於該顏色的空間相位調製器2-7、4-7、6-7和共同的第二中間圖像65之間的光路中的二個二向色鏡，以使得當三色高亮器光束到達第二中間圖像65處時係共用相同的光軸。第一二向色鏡可以組合兩種原色，諸如紅色和綠色光束，第二二向色鏡然後將第三種原色，例如藍色光束添加到組合的紅色和綠色光束。

此外，基線光束和該方法是由光源86、87、88的匯集而生成的，諸如具有各原色的波長的雷射器或雷射二極體之類的準直光源。例如，這些有色（顏色）光束的主波長可以為639、530和465奈米。所有的光束都被收集到傳遞組合光束之諸如棒48之類的積分器或均質化的光學器件中，組合光束的展度類似於在第二中間圖像65處的高亮器光束的展度，並且小於具有投影透鏡37的成像引擎30的展度的1/8。基線光束的光源86至88的準直度可以低於高亮器光束的準直度。基線光源86至88的光必須適配小的棒，諸如1至2毫米的棒，而來自用於高亮器束的光源1、3、5的光必須適配小得多的光纖，光纖起到作為積分器或用於均質化的工具的功能。

還提供了成角度的光束組合系統和方法，其中，基線光束42和高亮器光束40在中間圖像65上共用相同的尺寸，並且其中高亮器光束40和基線光束42係經由小的光束間角度進行組合。這可以小於單個高亮器光束40和基線光束42的角度尺寸的2倍。

此外，在中間圖像65之後還設有漫射器49，該漫射器在中間圖像65的平面上擴展角度，以使得光束擴展最佳化直到具有投影透鏡37的成像引擎30所接受的角度極限。

在本發明的另外的實施態樣中，空間相位調製器2-7、4-7、6-7（例如基於活塞的空間相位調製器）被選擇為具有不同於1的畫素長寬比，並且還不同於1比GB2551870（Daqri）中所要求的長寬比，原因是該實施態樣是用基於活塞的空間相位調製器實施的，其中，US2019/179134中提供了實例，該文獻以參考的方式納入本文。

所有的實施態樣都可以利用基於活塞的空間相位調製器，例如圖3的調製器2-7、4-7、6-7或圖1的調製器2-7、4-7、6-7、2-8、4-8、6-8。在基於活塞的空間相位調製器的特定情況下，活塞畫素是藉由將一組做成正方形形狀的電極組合起來而構建的。典型的活塞形式具有2×2正方形畫素的尺寸。在這種情況下，每個「活塞」或空間相位調製器畫素可以經由四個電極驅動，這些電極可以提供十六個不同的活塞位置（=延遲）。經過驗證，這足以滿足光束轉向的目的。本發明並不侷限於16個延遲水準。

在這個另外的實施態樣中，使用了基於活塞的空間相位調製器的特定活塞電極形狀，該形狀是基於多個（例如三個）以正方形間距放置的電極，這將會驅使活塞-畫素的長寬比為3:4，其中3在沿裝置的寬度方向，而4在沿裝置的高度方向。

圖10示出了表示電極畫素結構的正方形柵格或網格（例如，具有5.4微米的間距）。基於活塞的畫素93係藉由電極92而移動，並且例如是正方形或長方形，如10.8微米高且8.1微米寬，並且可以用三個5.4微米間距的電極92（例如正方形）來驅動，因此具有3位或8個延遲水準。經過驗證，對於光束轉向的應用來說，這是足夠數量的延遲值。這些裝置不限於八個延遲水準，而是可以具有十六個或更多的延遲水準。

在該實施態樣中，空間相位調製器的畫素特別是具有不對稱或非正方形畫素長寬比的基於活塞的畫素類型，諸如3：4的長寬比。這可以用於基於活塞的相位調製器的畫素尺寸與典型的投影機成像器的長寬比相組合，諸如16:9，或16:10或1.896:1，如用於電影放映機（亦即4096×2160畫素）。

該實施態樣沒有要求保護這種基於3:4活塞畫素的空間相位調製器裝置的構造本身。該實施態樣要求保護空間相位調製器裝置和成像器裝置的組合，其長寬比基本上（亦即＞10%）偏離了成反比例。

這個另外的實施態樣使用了空間相位調製器，其畫素具有3:4的非正方形長寬比，以便使光路更加緊湊。由於沿水平方向的間距較小，因此可以使沿該方向的光束轉向角度變大，並且因此，從空間相位調製器到第一中間目標圖像62的設計距離，也就是保持所有其它轉向的繞射級數在第一目標圖像62之外所必須的距離，可以更小。

因此，空間相位調製器（SPM），諸如具有長寬比為3:4（8.1×10.8微米）的畫素的0.98英寸的空間相位調製器（SPM），水平地具有3072畫素並且垂直地具有1080畫素。

在0.98英寸空間相位調製器上使用3:4的長寬比（畫素8.1×10.8微米）的情況下，就像先前的實例一樣，這意味著空間相位調製器和第一中間目標圖像62之間的距離也可以減少。

在第一中間目標圖像尺寸＝0.7英寸的情況下，如果保持1.1x的設計係數，各距離可以如下： 紅：217毫米 綠：262毫米 藍：298毫米

由於這個較短的距離，會聚到空間相位調製器上的照明更加明顯，從而導致這種會聚照明的焦距為藍色是1005毫米（而不是10.8×10.8微米畫素尺寸的情況下的1340毫米）。在使用與圖5、6和7中相同的那種2個透鏡的中繼器設計的情況下，中繼光學器件的從諸如光纖之類的積分器或用於均質化的工具到空間相位調製器、以及從第一中間目標圖像62到第二中間圖像65的全部距離也可以保持。然而，由於空間相位調製器照明光束（亦即高亮器光束）的會聚角度較高，並且第一中間目標圖像上的發散角度也較高，因此必須進行一些透鏡位置移位和焦距修改。

在先前的實例中，從第一中間目標圖像62延伸到第二中間目標圖像65的中繼光學器件66的第一透鏡1應當更多地朝向第一中間目標圖像62移位（4.8毫米而不是3.7毫米），並且焦距也必須稍微多地調整（適應）（35.3毫米而不是36.4毫米），這同樣是針對藍色和0.7英寸的第一目標圖像尺寸的實例。這是如何調整中繼光學器件的一實例，但其它方法也是可能的。

在計算空間相位調製器的相位光柵時，同樣地軟體透鏡被添加至針對在無限遠處的目標轉向而計算的光柵，其焦距由空間相位調製器和第一目標圖像62之間的新距離乘以空間相位調製器尺寸（亦即寬度、或對角線、高度）對第一目標圖像尺寸（亦即寬度、或對角線、高度）的比率決定。

以0.7英寸的目標圖像尺寸為例，藍色高亮器光路的總長度因此減少了100毫米（398毫米-＞298毫米），從791毫米減少到691毫米。

此外由於從空間相位調製器到第一中間目標圖像62的距離較短，因此最終解決方案的PSF減少，這將使圖像中的高亮峰值係數能夠更高，並能夠對光束轉向系統進行有利的改善。PSF可以變成10.3%（而不是10.8×10.8微米畫素的13.7%）。

高亮器光束的角度擴展將以1.33x的係數增加，但這仍然可以被容納，亦即用較弱的漫射器容納。

這個另外的實施態樣具有與第一實施態樣相同的優點，還加上以下優點： 對於每種顏色使用長寬比不同於1比成像器的長寬比的至少一個空間相位調製器，例如，對於長寬比遠高於1.33:1，亦即16:9、16:10或1.896:1的成像器，如用於4096×2160或2048×1080解析度的電影放映機，可以使用基於正方形電極的基於活塞的畫素空間相位調製器。

在本發明的另外的實施態樣中，省略了在高亮器光路40中從第一中間目標圖像62到第二中間目標圖像65的光學中繼器66。其它元件保持與第二實施態樣中的相同。結果是，高亮器光束不再成為遠心的，並且該高亮器光束40在與基線光束42組合的平面處的角度佔用區域將變得比先前的（一或多個）實施態樣中描述的具有額外光學中繼器66的系統更大。這將產生更少的餘地來進行之後的用於去斑的漫射功能，並可能導致在圖像中的更多的殘餘斑點。但另一方面，避免使用中繼光學器件66將使解決方案更加緊湊，成本更低。

圖11示出了該實施態樣的投影機系統示意圖，其具有高亮器（照明）光束的直接和非遠心轉向，作為用於3片1.38英寸DLP成像引擎30的照明系統，具有部件和圖像的一些實例尺寸。基線光路14從例如用於紅、綠和藍光的多色偏振雷射源86、87、88開始，這些雷射源分別產生具有不同偏振的基線光束42。例如，這些有色光束的主波長可以為639、530和465奈米。光學器件85將從光源發射的光聚焦到一或多個積分器，諸如實心或空心光棒48之類的均質器。一或多個漫射器（未示出）可以放在諸如空心或實心棒48之類的積分器或均質器之前及／或之後。從諸如空心或實心棒48之類的積分器或均質器離開的基線光束42係經由中繼光學器件63進行中繼，並且出現的光束42與高亮器光束40例如在組合器中組合。中繼光學器件63係將從諸如空心或實心棒48之類的積分器或均質器離開的光引導至組合器，並從那裡透過漫射器元件49引導至空間光調製器或三個空間光調製器34、36、38，經由諸如TIR棱鏡69之類的棱鏡到投影透鏡37。

該實施態樣可以用於多色投影機架構，例如用於三原色，諸如紅、綠、藍。用於一種顏色的路徑如圖11所示。其它兩種顏色（未在圖11中示出）具有類似的路徑，然而具有一些不同的距離，因此，三種顏色R（紅色）、G（綠色）、B（藍色）具有彼等各自的雷射源1、3、5、積分器、如光纖2、4、6之類的用於均質化的工具、透鏡和空間相位調製器2-7、4-7、6-7，這些空間相位調製器可以是基於活塞的空間相位調製器。例如，這些有色光束的主波長可以為639、530和465奈米。如果需要，這些光學元件可以具有被特別調整的尺寸。在圖11中，顏色「路徑」示出為具有光源、積分器、諸如光纖之類的用於均質化的工具和SPM的單一路徑，亦即分別為光源1、3、5和諸如光纖2、4、6之類的用於均質化的工具或積分器和空間相位調製器2-7、4-7、6-7。實際上，存在三個單獨的路徑，每種顏色都有一個路徑，第一個是光源1和積分器2以及空間相位調製器2-7，第二個是光源3和積分器4以及空間光調製器4-7，第三個是光源5和積分器6以及空間相位調製器6-7。所有這三條路徑都終止於共同的第一目標圖像62上，但實際上在裝置2-7、4-7和6-7和第一目標圖像62之間有不同的距離。為了清楚起見，圖11只示出了用於一種顏色的一條路徑，並假設其它顏色的其它路徑在表示二向色鏡的位置72和74處例如「從側面」被耦合到該路徑中。

來自三條不同路徑的光束係在諸如二向色鏡之類的組合器中組合，組合器在空間相位調製器2-7、4-7、6-7和位於成像引擎30入口處的共同目標圖像65之間的位置處。三種顏色從空間相位調製器2-7、4-7、6-7到共同且較小的中間圖像65將具有不同的距離，這也意味著對於每種顏色的會聚照明量也是可以調整的。

圖12a和圖12b示出了在第一實施態樣（圖12a）和第三實施態樣（圖12b）的情況下的高亮器（照明）光束和基線（照明）光束的角度擴展的實例（圖12b有中繼器66，圖12a沒有中繼器）。第一實施態樣在圖3中示出，第三實施態樣在圖11中示出。該實例是3片式1.38英寸DLP成像引擎30。圖中示出了成像引擎30的入口，在圖12a中是第一實施態樣（參見圖3）的情況，在圖12b中是第三實施態樣（參見圖11）的情況。對於所有實例，光圈都是20°（f/4.5）。

對於紅色高亮光束HL（R），紅色的角度擴展（第一個實施態樣：3.49×1.84°，第三實施態樣：6.57×3.49°）示出為最大，而綠色和藍色高亮光束是具有相同中心點的較小的長方形（第一實施態樣綠色：2.89×1.52°，第三實施態樣綠色：5.45×2.89°，第一實施態樣藍色：2.54×1.34°，以及第三實施態樣藍色：4.78×2.54°）。

注意到，在第三實施態樣（第三實施態樣：6.57×3.49°）的情況下，如圖12b所示，與基線光束128相比，高亮器光束126具有更大的角度擴展，這給常規漫射器留下了更少的餘地來將角度擴散開，漫射器用於去斑和降低出射光瞳輻射度。在這種情況下，產品殘留斑點的風險較大，所以其可以應用於對圖像中的斑點和減少出射光瞳中的輻射度的需要不太重要的情況。基線光束的擴展128被描繪成一個圓圈，對於第一實施態樣和第三實施態樣來說，其比高亮器光束的擴展要小。

注意：以上這個實例只是限於1.38英寸DLP成像器的特定設計的一實例。實施態樣1、2或3的相同理念（圖3所示的第一實施態樣，圖11中的第三實施態樣，以及文中參考長寬比描述的第二實施態樣）可以構建成用於照亮其它成像器，諸如3片式0.98英寸DLP成像引擎，其使用相同的0.98英寸空間相位調製器，但在成像引擎30的入口處具有更小的0.57英寸中間目標圖像。此外，在第三實施態樣的情況下，均勻和會聚的照明是必要的，以從0.98英寸的對角線光束達到0.57英寸的對角線目標。在本發明的範圍內，還有其它與所給出的數值的實例不同的部件尺寸的實施方式。

根據本發明的方法可由控制器或控制單元執行，諸如微控制器或數位處理裝置（digital processing device）或任何類似的控制器或控制單元，其作為獨立的裝置、或者嵌入在投影機中、或作為投影機的光學子系統的一部分（圖中未示出）。根據本發明的任何實施態樣，由控制器控制的主要方法可以包括控制空間相位調製器的運行，以便產生動態變化的被轉向的光，並控制用於基線光束和高亮光束的光源的雷射驅動器。這可以包括在根據本發明的任何實施態樣的投影機附近的人有危險的情況下降低功率或關閉雷射器。本發明可以使用適於執行這些功能的處理引擎。處理引擎係較佳具備處理能力，該處理能力諸如由一或多個微處理器、FGPA或者中央處理單元（central processing unit，CPU）及／或圖形處理單元（graphics processing unit，GPU）提供，並且該處理能力適配成藉由利用軟體、亦即一或多個電腦程式進行程式設計來執行相應的功能。對軟體的引用可包括能夠經由編譯語言或解釋性語言、藉由處理器直接或間接執行的任何語言的任何類型的程式。本發明的任何方法的實施能夠藉由邏輯電路、電子硬體、處理器或者可包括集成到任何程度的任何類型的邏輯或類比電路的電路來執行，並且不限定於通常的目標處理器、數位訊號處理器、ASIC、FPGA、離散部件或電晶體邏輯閘以及類似的部件。

這樣的控制器或處理裝置可具有記憶體（諸如非暫時性電腦可讀介質、RAM及／或ROM）、運行系統，並且視需要具有諸如固定式樣顯示器的顯示器、用於諸如鍵盤的資料錄入裝置的埠、諸如「滑鼠」的指標裝置、與其它裝置通信的串列或平行埠、連接至任何網路的網卡和連接部。

軟體能夠以電腦程式產品的方式實施，並且當該軟體載入到控制器上並且在諸如微處理器、ASIC、FPGA等一或多個處理引擎上執行時，該軟體適於執行本發明的任何方法的功能。因此，用於與本發明的任何實施態樣一起使用的處理裝置控制器可包含能夠運行呈電腦軟體形式的一或多個電腦應用的電腦系統。控制器可以包括數位處理裝置，該控制器適合於控制在具有基線光束和高亮器光束的投影機中的空間相位調製器的運行，該控制器適合於控制空間相位調製器以生成動態變化的被轉向的光以及視需要來自高亮光束的未被轉向的光，並控制空間光調製器以從未被轉向的光、被轉向的光和基線光束的組合中產生用於投影的圖像，被轉向的光在圖像中產生高亮。

應當理解，以下各方案進一步描述了本發明的特徵。

1. 一種用於向第一中間目標圖像提供被轉向的光的高亮器光束的多色光學組件，該多色光學組件包括生成基線光束的基線光路，該光學組件具有提供被轉向的光的高亮器光束的高亮器光路，該組件配置成將被轉向的光的高亮器光束與基線光束進行組合以形成組合光束，其中，多色的光學組件適於經由以下部件為每種顏色配置高亮器光束： -      多色雷射源，其係對於每種顏色向積分器提供光，積分器為每種顏色提供均質化的且準直的光束， -      在高亮器光路中對於每種顏色的空間相位調製器，其中，每種顏色的均質化的且準直的光束係入射到空間相位調製器上，並且對於每種顏色藉由每種顏色的空間相位調製器進行相位調製，每個空間相位調製器具有有效的空間相位調製器區域， -      用於會聚待入射在第一中間目標圖像上的高亮器光束的被轉向的光的工具， -      其中，在第一種情況下，入射在第一中間目標圖像上的經會聚的被轉向的光照明的照明區域係小於有效的空間相位調製器區域，及／或 在第二種情況下，用於會聚的工具被配置成對於每種顏色將均質化的且準直的光束會聚到空間相位調製器上， 並且，對於這兩種情況，經會聚的被轉向的光照明是實現為使得高亮器光束的未被轉向的光的鏡面光束係與第一中間目標圖像的尺寸相匹配。

2. 根據方案1的多色光學組件，其中，為了與第一目標圖像的尺寸相匹配，未被轉向的光落在第一中間目標圖像上，使得第一目標圖像區域的至少85%由未被轉向的光的至少75%的光強度照亮，該未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心處。

3. 根據方案1或2的多色光學組件，其中，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。

4. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，透鏡係配置成會聚被轉向的光。

5. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，高亮器光束是隨機偏振的或者是非偏振的。

6. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，基線光束係由三原色光源的光束構成，這些光束共用共同的積分器，並組合成白光束。

7. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，高亮器光束具有帶有第一解析度的照明輪廓，並且高亮器光束與基線器光束組合，基線器光束具有視情況為長方形的照明輪廓，並且其中，組合光束被中繼到成像器，成像器使圖像具有高於第一解析度的第二解析度。

8. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，每種顏色的空間相位調製器是基於活塞的空間相位調製器。

9. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，高亮器光束和基線光束係在角度空間中組合。

10. 根據方案9的多色光學組件，包括漫射器，其中，經組合的高亮器光束和基線光束係在彼等已經組合並通過漫射器之後在角度空間中重疊。

11. 根據方案7至10中任一項的多色光學組件，其中，被轉向的光的高亮器光束與基線光束組合，並且高亮器光束和基線光束在被包括的銳角處會聚。

12. 根據前述任一方案的多色光學組件，還包括成像器，其中，至少一個漫射器位於第一中間目標圖像和成像器之間的光路中，並且其中，漫射器增加了組合光束的角度擴展。

13. 根據前述任一方案的多色光學組件，還包括中繼光學系統，該中繼光學系統將第一目標圖像成像於第二目標圖像上，並且其中，高亮器光束成為遠心的。

14. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，第一目標中間圖像係比空間相位調製器的有效區域至少小5%、10%或15%或者甚至更小。

15. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，在高亮器光路中的積分器是光纖。

16. 根據方案15的多色光學組件，其中，該光纖的光束參數積小於50 mm·mrad。

17. 根據方案15或16的多色光學組件，其中，光纖的芯部的橫截面是長方形的。

18. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，空間相位調製器係由入射光照亮，該入射光是為每種顏色的均質化和準直化的光束，空間相位調製器將鏡面反射的「未被轉向的」光反射到具有相同尺寸的第一中間目標圖像，並且其中，空間相位調製器係配置成使入射光轉向至第一中間目標圖像中的單個中心光斑。

19. 根據方案18的多色光學組件，其中，進入光是入射到空間相位調製器上的會聚的高亮器光束，並且對於每種顏色的空間相位調製器係反射進入光，從而提供高亮器光束的進一步會聚。

20. 根據方案18或19的多色光學組件，包括在空間相位調製器前方的凸透鏡，該凸透鏡係配置成會聚高亮器光束，以從空間相位調製器的有效區域的尺寸減小到第一中間目標圖像的尺寸。

21. 根據前述任一方案的多色光學組件，還包括光束組合系統，該光束組合系統係配置成將來自基線光路的三條有色基線光束與來自高亮器光路的三條有色高亮器光束組合起來，並且其中，光束組合系統位於每種顏色的空間相位調製器和第二目標圖像之間，使得三條有色高亮器光束在到達第二目標圖像處時共用同一高亮器光路。

22. 根據方案21的多色光學組件，其中，光束組合系統包括一組兩個二向色鏡，這一組兩個二向色鏡放置在高亮器光路中並配置成將三原色的路徑組合成共同的路徑。

23. 根據方案22的多色光學組件，其中，第一二向色鏡配置成組合兩種原色，第二二向色鏡配置成將第三原色添加至組合的兩種原色。

24. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，基線光束由具有每種原色波長的光束的匯集所形成，該光束的匯集的所有光束係被收集到均質化光學器件中，該均質化光學器件係配置成提供具有一展度的組合光束，該展度與第二中間目標圖像處的高亮器光束的展度相同，並且係小於配置成形成最終圖像並向投影透鏡提供最終圖像的成像器的展度的1/8。

25. 根據方案24的多色光學組件，包括角度光束組合系統，其中，基線光束和高亮器光束在第二中間目標圖像上共用相同的尺寸，並且其中，基線光束和高亮器光束經由光束間角度組合，該光束間角度係小於單個高亮器光束和基線光束中的每一個的角度尺寸的二倍。

26. 根據方案25的多色光學組件，其中，漫射器位於第一中間目標圖像或第二中間目標圖像之後，用於在第一中間目標圖像或第二中間目標圖像的平面處擴展角度，使得光束擴展在成像器和投影透鏡所接受的角度極限內。

27. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，每種顏色的空間相位調製器係利用非偏振光或隨機偏振光工作。

28. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，空間相位調製器是可程式設計的透鏡或可動態定址的光轉向部件，並配置成接收相位光柵，該相位光柵配置成產生高亮器光束到第一中間目標圖像中的特定區塊的轉向，這些區塊在一或多個附加步驟中被中繼到配置成形成最終圖像的成像器上。

29. 根據方案22至28中任一項的多色光學組件，其中，在高亮器光束照亮空間相位調製器之後被反射或透射的高亮器光束係被反射或透射，並且以僅一個「被轉向的」的級數落在第一中間目標圖像上，而被鏡面反射或透射的未被轉向的光和非繞射光都入射在第一中間目標圖像上。

30. 根據方案29的多色光學組件，其中，被轉向的光的一個級數落在第一中間目標圖像上，並且其他被轉向的光繞射級數係被排除於落到第一中間目標圖像的同一區域中之外。

31. 根據方案30的多色光學組件，其中，鏡面反射或透射的未被轉向的色光係入射在相同的第一中間目標圖像上。

32. 根據方案31的多色光學組件，其中，會聚的被轉向的光照明係入射到每個空間相位調製器的有效區域上。

33. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，組合光束係被中繼到成像器。

34. 根據方案33的多色光學組件，其中，組合光束被從成像器傳遞到投影透鏡。

35. 根據前述任一方案的多色光學組件，其中，高亮峰值係數至少為5、10、20、30、40或50或更小。

36. 一種向第一中間目標圖像提供被轉向的光的高亮器光束的方法，該方法包括以下步驟： - 在基線光路中生成基線光束， - 在高亮器光路中提供被轉向的光的高亮器光束， - 將被轉向的光的高亮器光束與基線光束組合以形成組合光束，對於每種顏色，高亮器光束係藉由如下步驟配置： -      多色雷射源對於每種顏色向積分器提供光， -      積分器為每種顏色提供均質化的且準直的光束， -      在高亮器光路中對於每種顏色提供空間相位調製器，其中，為每種顏色的均質化的且準直的光束係入射到空間相位調製器上，並且對於每種顏色由空間相位調製器進行相位調製，每個空間相位調製器具有有效空間相位調製器區域， -      將高亮器光束實現為到第一中間目標圖像上的會聚照明， -      其中，在第一種情況下，入射在第一目標圖像上的經會聚的被轉向的光照明的照明區域係小於有效空間相位調製器區域，及／或 在第二種情況下，為每種顏色，將均質化和準直的光束會聚到空間相位調製器上， 並且在這兩種情況下，實現被轉向的光照明的會聚，以使得高亮器光束的未被轉向的光的鏡面光束入射在第一中間目標圖像上並與第一中間目標圖像的尺寸相匹配。

37. 根據方案36的方法，其中，為了與第一中間目標圖像的尺寸相匹配，將未被轉向的光入射在第一中間目標圖像上，使得第一目標圖像區域的至少85%係由未被轉向的光的至少75%的光強度所照亮，未被轉向的光入射在第一中間目標圖像的中心處。

38. 根據方案36或37的方法，其中，未被轉向的光的完整通量的至少85%係落在第一中間目標圖像區域內。

39. 根據方案38的方法，其中，會聚的被轉向的光照明係入射到每個空間相位調製器的有效區域上。

40. 根據方案38或39的方法，其中，被轉向的光係由透鏡會聚。

41. 根據方案36至40中任一項的方法，其中，高亮器光束是隨機偏振的或者是非偏振的。

42. 根據方案36至41中任一項的方法，包括將來自共用共同的積分器的三原色光源的光束構成基線光束，並將三原色光源的光束組合成白光束。

43. 根據方案36至42中任一項的方法，其中，高亮器光束具有帶有第一解析度的照明輪廓，並且高亮器光束與基線器光束組合，基線光束具有視情況為長方形的照明輪廓，組合光束被中繼到成像器，成像器使圖像具有高於第一解析度的第二解析度。

44. 根據方案36至43中任一項的方法，其中，對於每種顏色的空間相位調製器是基於活塞的相位調製器。

45. 根據方案36至44中任一項的方法，其中，高亮器光束和基線光束在角度空間中組合。

46. 根據方案45的方法，其中，組合的高亮器光束和基線光束係在彼等已經組合並通過漫射器之後在角度空間上重疊。

47. 根據方案43至46中任一項的方法，包括將被轉向的光的高亮器光束與基線光束組合，並且高亮器光束和基線光束在被包括的銳角處會聚。

48. 根據方案36至47中任一項的方法，還包括成像器，其中，至少一個漫射器位於第一中間目標圖像和成像器之間的光路中，並且其中，漫射器增加了組合光束的角度擴展。

49. 根據方案36至48中任一項的方法，包括藉由中繼光學系統將第一中間目標圖像成像於第二中間目標圖像上，並且使高亮器光束成為遠心的。

50. 根據方案36至49中任一項的方法，其中，第一中間目標圖像係比空間相位調製器的有效區域至少小5%、10%或15%或者甚至更小。

51. 根據方案36至50中任一項的方法，其中，積分器是光纖。

52. 根據方案51的方法，其中，該光纖的光束參數積小於50 mm·mrad。

53. 根據方案51或52的方法，其中，光纖的芯部的橫截面是長方形的。

54. 根據方案36至53中任一項的方法，包括藉由進入光照亮空間相位調製器，該進入光對於每種顏色是均質化和準直的光束，並且空間相位調製器係將鏡面反射的「未被轉向」的光反射到具有相同尺寸的第一中間目標圖像上，並將進入光轉向至第一中間目標圖像中的單個中心光斑。

55. 根據方案54的方法，其中，進入光是入射到空間相位調製器上的會聚的高亮器光束，並且該方法包括對於每種顏色藉由空間相位調製器反射進入光，從而進一步會聚高亮器光束。

56. 根據方案36至55中任一項的方法，其中，藉由在空間相位調製器的正前方的凸透鏡來實現高亮器光束的會聚，以從空間相位調製器的有效區域的尺寸減小到第一中間目標圖像的尺寸。

57. 根據方案36至56中任一項的方法，還包括藉由光束組合系統將來自基線光路的三條有色基線光束與來自高亮器光路的三條有色高亮器光束組合起來，光束組合系統位於每種顏色的空間相位調製器和第二中間目標圖像之間，使得三條有色高亮器光束在到達第二中間目標圖像時共用同一高亮器光路。

58. 根據方案57的方法，包括經由光束組合系統的一組兩個二向色鏡將來自基線光路的三條有色基線光束與來自高亮器光路的三條有色高亮器光束組合在一起，對於每種顏色，一組二向色鏡係在該顏色的空間相位調製器和共同的第二中間圖像之間放置在高亮器光路中，使得三色光束在到達第二中間圖像時共用同一光軸。

59. 根據方案58的方法，包括第一二向色鏡組合紅光束和綠光束，第二二向色鏡還將藍光束添加至組合的紅光束和綠光束。

60. 根據方案58或59的方法，其中，第一二向色鏡或第二二向色鏡放置為與光束方向成45°，使得一種顏色的一條光束通過第一二向色鏡，並且沿垂直方向呈現的第二光束在同一光軸上被反射到同一方向中。

61. 根據方案36至60中任一項的方法，其中，基線光束係由具有每種原色波長的光束的匯集所形成，並且其中，將匯集的所有光束收集到均質化光學器件中，該均質化光光學器件傳遞具有一展度的組合光束，該展度與第二中間目標圖像處的高亮器光束的展度相似，並且小於形成最終圖像並將最終圖像提供給投影透鏡的成像器的展度的1/8。

62. 根據方案61的方法，包括角度光束組合系統，其中，基線光束和高亮器光束在第二中間目標圖像上共用相同的尺寸，並且其中，基線光束和高亮器光束經由光束間角度組合，該光束間角度係小於單個高亮器光束和基線光束中的每一個的角度尺寸的二倍。

63. 根據方案62的方法，包括藉由位於第一中間目標圖像或第二中間目標圖像之後的漫射器而在第一中間目標圖像或第二中間目標圖像的平面處擴展角度，使得光束擴展係在成像器和投影透鏡所接受的角度極限內。

64. 根據方案36至63中任一項的方法，其中，對於每種顏色的空間相位調製器係利用非偏振光或隨機偏振光工作。

65. 根據方案36至64中任一項的方法，其中，空間相位調製器是可程式設計的透鏡或可動態定址的光轉向部件，並接收相位光柵，該相位光柵產生高亮器光束到第一中間目標圖像中的特定區塊的轉向，這些區塊在一或多個附加步驟中被中繼到形成最終圖像的成像器上。

66. 根據方案59至65中任一項的方法，其中，在高亮器光束照亮空間相位調製器之後被反射或透射的高亮器光束係被反射或透射，並且以僅一個「被轉向的」級數落在第一中間目標圖像上，而被鏡面反射或透射的未被轉向的光和非繞射光入射在第一中間目標圖像上。

67. 根據方案36至66中任一項的方法，其中，組合光束被中繼到成像器。

68. 根據方案67的方法，其中，組合光束被從成像器傳遞到投影透鏡。

69. 根據方案36至68中任一項的方法，其中，高亮器光束的高亮峰值係數至少為5、10、20、30、40或50或更小。

70. 一種控制器，包括數位處理裝置，該控制器適於控制具有基線光束和高亮器光束的投影機中的多個空間相位調製器的運行，該控制器適於控制空間相位調製器以從高亮器光束生成動態變化的被轉向的光以及未被轉向的光，並控制空間光調製器以從未被轉向的光、被轉向的光和基線光束的組合中產生用於投影的圖像，被轉向的光在圖像中產生高亮。

1,3,5:光源 2,4,6:光纖 2-7,2-8,4-7,4-8,6-7,6-8,52:空間相位調製器 10:多色投影機 12:高亮器光路 14:基線光路 16,18,20:偏振分光器 22,24,26:半波板 30:成像引擎 32:偏振光束分光器 34,36,38:空間光調製器 37:投影透鏡 40,114,HL:高亮器光束 42,112,BA:基線光束 43,46,68,89:第二光學中繼器 44:去偏振器 45,48:光棒 47,49,82,84:漫射器 50:相位光柵 54:進入光 56,62,65:目標圖像 63,66:中繼光學器件 69:棱鏡 72,74:二向色鏡 81,83,98,102:遠心光束 85:光學器件 86,87,88:雷射源 90:光線 91:鏡面 92:電極 93:畫素 94:雙透鏡組佈置 95,104:非遠心光束 96,97,105,106,107:透鏡 116:接受角 122,124,126,128:光斑

圖1示出了根據本發明的一實施態樣的高亮和基線照明以及多色投影機的示意圖。 圖2a示出了由準直平行光束照明的（反射）空間相位調製器，準直平行光束將鏡面反射的「未被轉向的」光反射到相同尺寸的目標圖像，並具有被稱為軟體透鏡的焦距為f _SW的相位光柵（phase grating），其使進入光（incoming light）轉向至目標圖像中的單個中心點。 圖2b示出了具有會聚照明的相同（反射）空間相位調製器，其將鏡面反射的「未被轉向的」光反射到較小的目標圖像，為此可以證明具有相同焦距f _SW的相同軟體透鏡光柵現在將會使光轉向至較小距離處的較小目標的中心點。 圖2c示出了實現將光束從SPM的尺寸會聚到較小目標的另一種方法，其是藉由就在SPM前方提供正（凸）透鏡。在圖2c中，該透鏡由SPM 52旁邊的雙箭頭線表示。這是凸透鏡的光學符號。 圖3示出了根據本發明的一實施態樣的高亮和基線照明以及多色投影機的示意圖。 圖4示出了在第二中間圖像處製成遠心光束的在第一中間圖像和第二中間圖像之間的中繼光學器件的原理。 圖5示出了從一個遠心光束到具有不同尺寸的遠心光束的中繼光學器件的實施方式的實例。 圖6示出了藉由改變兩個透鏡中的一個的位置和處方，從非遠心光束到具有不同尺寸的遠心光束的中繼器件的實施方式的實例。 圖7與圖6相同，但從遠心光束變為非遠心光束。 圖8示出了在角度擴展漫射器之前的由高亮器和基線照明光束佔據的角度空間。 圖9a示出了由高亮光束和基線光束所佔據的角度空間，每個空間的直徑是對應於成像引擎的接受角的直徑尺寸的一半。 圖9b示出了在漫射器之後的組合的基線光束和高亮光束的角度擴展，如在向投影透鏡中看時也可在出射光瞳中看見的。 圖10示意性地示出了具有非正方形的視情況為3:4畫素形狀的相位調製器。柵格（raster）或網格（grid）代表一個5.4微米的有間距電極陣列（pitched electrode array），該有間距電極陣列充當活塞以移動尺寸為10.8×8.1微米的具有八個延遲水準（retardation level）的微鏡。基於活塞的相位調製器不限於8個延遲水準，而可包括16個延遲水準或更高的延遲水準。 圖11是根據本發明的另一實施態樣的高亮和基線照明以及多色投影機的示意圖。 圖12a和12b示出了在具有中繼光學器件66和不具有中繼光學器件66的實施態樣的情況下高亮照明光束和基線照明光束的角度擴展的實例。

1,3,5:光源

2,4,6:光纖

2-7,2-8,4-7,4-8,6-7,6-8,52:空間相位調製器

10:多色投影機

12:高亮器光路

14:基線光路

16,18,20:偏振分光器

22,24,26:半波板

30:成像引擎

32:偏振光束分光器

34,36,38:空間光調製器

37:投影透鏡

40:高亮器光束

42:基線光束

43,46,68,89:第二光學中繼器

44:去偏振器

45,48:光棒

47,82,84:漫射器

56,62,65:目標圖像

63,66:中繼光學器件

69:棱鏡

72,74:二向色鏡

85:光學器件

86,87,88:雷射源

91:鏡面

Claims (70)

1. 一種用於向第一中間目標圖像（first intermediate target image）提供被轉向的光（steered light）的高亮器光束（highlighter light beam）的多色光學組件（multicolored optical assembly），該多色光學組件包括生成基線光束（baseline light beam）的基線光路（baseline optical path），該光學組件具有提供該被轉向的光的高亮器光束之高亮器光路，該組件係配置成將該被轉向的光的高亮器光束與該基線光束進行組合以形成組合光束，其中，該多色光學組件適於經由以下部件為每種顏色配置該高亮器光束： 多色雷射源（multicolored laser source），其係對於每種顏色向積分器（integrator）提供光，該積分器為每種顏色提供均質化且準直的光束（providing a homogenized and collimated beam for each color）， 在該高亮器光路中對於每種顏色的空間相位調製器（spatial phase modulator），其中，每種顏色的均質化且準直的光束係入射到該空間相位調製器上，並且對於每種顏色藉由該空間相位調製器為每種顏色進行相位調製，每個空間相位調製器具有有效空間相位調製器區域（active spatial phase modulator area）， 用於會聚（converging）的工具，以會聚該高亮器光束的被轉向的光成為入射在第一中間目標圖像上， 其中，在第一種情況下，入射在該第一中間目標圖像上的經會聚的被轉向的光照明的照明區域係小於該有效空間相位調製器區域，及／或 在第二種情況下，該用於會聚的工具係配置成為每種顏色將均質化且準直的光束會聚到該空間相位調製器上， 並且，對於這兩種情況，經會聚的被轉向的光照明係經實現為使得該高亮器光束的未被轉向的光的鏡面光束（specular beam）係與該第一中間目標圖像的尺寸相匹配。
2. 如請求項1所述的多色光學組件，其中，為了與該第一目標圖像的尺寸相匹配，該未被轉向的光係落在該第一中間目標圖像上，使得該第一目標圖像區域的至少85%係由入射在該第一中間目標圖像的中心處的該未被轉向的光的至少75%的光強度照亮。
3. 如請求項1或2所述的多色光學組件，其中，未被轉向的光的完整通量（complete flux）的至少85%係落在該第一中間目標圖像區域內。
4. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，透鏡係配置成會聚該被轉向的光。
5. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該高亮器光束是隨機偏振的（randomly polarized）或者是非偏振的（unpolarized）。
6. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該基線光束係由三原色光源的光束構成，該三原色光源的光束係共用共同的積分器，並組合成白光束。
7. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該高亮器光束具有帶有第一解析度的照明輪廓（illumination profile），並且該高亮器光束係與該基線器光束組合，該基線器光束具有視情況為長方形的照明輪廓，並且其中，組合光束被中繼到成像器，該成像器使圖像具有高於該第一解析度的第二解析度。
8. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該每種顏色的空間相位調製器是基於活塞的空間相位調製器（piston based spatial phase modulator）。
9. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該高亮器光束與該基線光束係在角度空間（angular space）中組合。
10. 如請求項9所述的多色光學組件，其係包括漫射器（diffuser），並且其中，經組合的高亮器光束和基線光束在彼等已經組合並通過該漫射器之後在角度空間中重疊。
11. 如請求項7至10中任一項所述的多色光學組件，其中，該被轉向的光的高亮器光束與該基線光束組合，並且該高亮器光束與該基線光束在被包括的銳角處會聚。
12. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，還包括成像器，並且其中，至少一個漫射器位於該第一中間目標圖像與該成像器之間的光路中，並且其中，該漫射器增加該組合光束的角度擴展。
13. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，還包括中繼光學系統（relay optical system），該中繼光學系統將該第一目標圖像成像於第二目標圖像上，其中，該高亮器光束成為遠心的。
14. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該第一目標中間圖像係比該空間相位調製器的有效區域至少小5%、10%或15%或者甚至更小。
15. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該高亮器光路中的積分器是光纖。
16. 如請求項15所述的多色光學組件，其中，該光纖的光束參數積（beam parameter product）係小於50 mm·mrad（毫米·毫弧度）。
17. 如請求項15或16的所述的多色光學組件，其中，該光纖的芯部的橫截面是長方形的。
18. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該空間相位調製器係由進入光照亮，該進入光是為每種顏色的均質化且準直的光束，該空間相位調製器係將鏡面反射的未被轉向的光反射到具有相同尺寸的該第一中間目標圖像，並且其中，該空間相位調製器係配置成使該進入光轉向至該第一中間目標圖像中的單個中心光斑。
19. 如請求項18所述的多色光學組件，其中，該進入光是入射到該空間相位調製器上的會聚的高亮器光束，並且對於每種顏色的空間相位調製器係反射該進入光，從而提供該高亮器光束的進一步會聚。
20. 如請求項18或19所述的多色光學組件，其係包括在該空間相位調製器前方的凸透鏡，該凸透鏡係配置成會聚高亮器光束，以從該空間相位調製器的該有效區域的尺寸減少到該第一中間目標圖像的尺寸。
21. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，還包括光束組合系統，該光束組合系統係配置成將來自該基線光路的三條有色基線光束與來自該高亮器光路的三條有色高亮器光束組合起來，並且其中，該光束組合系統位於每種顏色的空間相位調製器和第二目標圖像之間，使得該三條有色高亮器光束在到達第二目標圖像處時共用同一高亮器光路。
22. 如請求項21所述的多色光學組件，其中，該光束組合系統包括一組兩個二向色鏡（dichroic mirror），其係放置在該高亮器光路中並配置成將三原色的路徑組合成共同的路徑。
23. 如請求項22所述的多色光學組件，其中，第一二向色鏡係配置成組合兩種原色，第二二向色鏡係配置成將第三原色添加至該組合的兩種原色。
24. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該基線光束係由具有每種原色的波長的光束的匯集所形成，該光束的匯集的所有光束係被收集到均質化光學器件（homogenization optics）中，該均質化光學器件係配置成傳遞具有一展度（etendue）的組合光束，該展度與該第二中間目標圖像處的該高亮器光束的展度相同，並且係小於配置成形成最終圖像並向投影透鏡提供最終圖像的成像器的展度的1/8。
25. 如請求項24所述的多色光學組件，其係包括角度光束組合系統（angular beam combination system），其中，該基線光束與該高亮器光束在該第二中間目標圖像上共用相同的尺寸，並且其中，該基線光束與該高亮器光束經由光束間角度（inter-beam angle）而組合，該光束間角度係小於該單個高亮器光束與該基線光束中的每一個的角度尺寸的二倍。
26. 如請求項25所述的多色光學組件，其中，漫射器位於該第一中間目標圖像或該第二中間目標圖像之後，以擴展在該第一中間目標圖像或該第二中間目標圖像的平面處的角度，使得光束擴展在該成像器與該投影透鏡所接受的角度極限內。
27. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該每種顏色的空間相位調製器係利用非偏振光或隨機偏振光工作。
28. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該空間相位調製器是可程式設計的透鏡或可動態定址（dynamically addressable）的光轉向部件（light steering component），並配置成接收相位光柵（phase grating），該相位光柵係配置成產生高亮器光束到該第一中間目標圖像中的特定區塊的轉向，該等區塊在一或多個附加步驟中係被中繼到配置成形成最終圖像的成像器上。
29. 如請求項22至28中任一項所述的多色光學組件，其中，在該高亮器光束照亮該空間相位調製器之後被反射或透射的高亮器光係被反射或透射，並且以僅一個被轉向的級數（order）落在該第一中間目標圖像上，而被鏡面反射或透射的該未被轉向的光與非繞射光都入射在該第一中間目標圖像上。
30. 如請求項29所述的多色光學組件，其中，被轉向的光的一個級數係落在該第一中間目標圖像上，並且其他被轉向的光的繞射級數（diffraction order）係被排除在落到該第一中間目標圖像的同一區域之外。
31. 如請求項30所述的多色光學組件，其中，鏡面反射或透射的未被轉向的色光係入射在相同的第一中間目標圖像上。
32. 如請求項31所述的多色光學組件，其中，會聚的被轉向的光照明係入射到每個空間相位調製器的該有效區域上。
33. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，該組合光束係被中繼到成像器。
34. 如請求項33所述的多色光學組件，其中，該組合光束被從該成像器傳遞到投影透鏡。
35. 如前述任一請求項所述的多色光學組件，其中，高亮峰值係數（highlighting peak factor）至少為5、10、20、30、40或50或更小。
36. 一種向第一中間目標圖像提供被轉向的光的高亮器光束的方法，包括以下步驟： 在基線光路中生成基線光束， 在高亮器光路中提供被轉向的光的高亮器光束， 將該被轉向的光的高亮器光束與該基線光束組合以形成組合光束，對於每種顏色，該高亮器光束係以如下步驟而配置： 多色雷射源對於每種顏色向積分器提供光， 該積分器為每種顏色提供均質化且準直的光束， 在該高亮器光路中對於每種顏色提供空間相位調製器，其中，為每種顏色的均質化且準直的光束係入射到該空間相位調製器上，並且為每種顏色由該空間相位調製器進行相位調製，每個空間相位調製器具有有效空間相位調製器區域， 將該高亮器光束實現為到第一中間目標圖像上的會聚照明， 其中，在第一種情況下，入射在該第一目標圖像上的經會聚的被轉向的光照明的照明區域係小於該有效空間相位調製器區域，及／或 在第二種情況下，為每種顏色，將該均質化且準直的光束會聚到該空間相位調製器上， 並且在這兩種情況下，實現該被轉向的光照明的會聚，以使得該高亮器光束的未被轉向的光的鏡面光束入射在該第一中間目標圖像上並與該第一中間目標圖像的尺寸相匹配。
37. 如請求項36所述的方法，其中，為了與該第一中間目標圖像的尺寸相匹配，將該未被轉向的光入射在該第一中間目標圖像上，使得該第一目標圖像區域的至少85%係由入射在該第一中間目標圖像的中心處的該未被轉向的光的至少75%的光強度所照亮。
38. 如請求項36或37所述的方法，其中，未被轉向的光的完整通量的至少85%落在該第一中間目標圖像區域內。
39. 如請求項38所述的方法，其中，會聚的被轉向的光照明係入射到每個空間相位調製器的有效區域上。
40. 如請求項38或39所述的方法，其中，該被轉向的光係由透鏡會聚。
41. 如請求項36至40中任一項所述的方法，其中，該高亮器光束是隨機偏振的或者是非偏振的。
42. 如請求項36至41中任一項所述的方法，其係包括將來自共用共同的積分器的三原色光源的光束構成該基線光束，並將該三原色光源的光束組合成白光束。
43. 如請求項36至42中任一項所述的方法，其中，該高亮器光束具有帶有第一解析度的照明輪廓，並且該高亮器光束與該基線器光束組合，該基線器光束具有視情況為長方形的照明輪廓，該組合光束被中繼到成像器，該成像器使圖像具有高於該第一解析度的第二解析度。
44. 如請求項36至43中任一項所述的方法，其中，該對於每種顏色的空間相位調製器是基於活塞的相位調製器。
45. 如請求項36至44中任一項所述的方法，其中，該高亮器光束與該基線光束在角度空間中組合。
46. 如請求項45所述的方法，其中，組合的高亮器光束與基線光束係在彼等已經組合並通過漫射器之後在角度空間中重疊。
47. 如請求項43至46中任一項所述的方法，其係包括將該被轉向的光的高亮器光束與該基線光束組合，並且該高亮器光束與該基線器光束在被包括的銳角處會聚。
48. 如請求項36至47中任一項所述的方法，還包括成像器，並且其中，至少一個漫射器位於該第一中間目標圖像與該成像器之間的光路中，並且其中，該漫射器增加該組合光束的角度擴展。
49. 如請求項36至48中任一項所述的方法，其係包括藉由中繼光學系統將該第一目標圖像成像於第二中間目標圖像上，並且使該高亮器光束成為遠心的。
50. 如請求項36至49中任一項所述的方法，其中，該第一中間目標圖像係比該空間相位調製器的有效區域至少小5%、10%或15%或者甚至更小。
51. 如請求項36至50中任一項所述的方法，其中，該積分器是光纖。
52. 如請求項51所述的方法，其中，該光纖的光束參數積小於50 mm·mrad。
53. 如請求項51或52所述的方法，其中，該光纖的芯部的橫截面是長方形的。
54. 如請求項36至53中任一項所述的方法，其係包括藉由進入光照亮該空間相位調製器，該進入光對於每種顏色是均質化且準直的光束，並且該空間相位調製器係將鏡面反射的未被轉向的光反射到具有相同尺寸的該第一中間目標圖像上，並使該進入光轉向至該第一中間目標圖像中的單個中心光斑。
55. 如請求項54所述的方法，其中，該進入光是入射到該空間相位調製器上的會聚的高亮器光束，並且該方法包括對於每種顏色藉由該空間相位調製器反射該進入光，從而進一步會聚該高亮器光束。
56. 如請求項36至55中任一項所述的方法，其中，藉由在該空間相位調製器的正前方的凸透鏡來實現該高亮器光束的會聚，以從該空間相位調製器的有效區域的尺寸減小到該第一中間目標圖像的尺寸。
57. 如請求項36至56中任一項所述的方法，還包括藉由光束組合系統將來自該基線光路的三條有色基線光束與來自該高亮器光路的三條有色高亮器光束組合起來，該光束組合系統位於各顏色的空間相位調製器與第二中間目標圖像之間，使得該三條有色高亮器光束在到達該第二中間目標圖像時共用同一高亮器光路。
58. 如請求項57所述的方法，其係包括經由該光束組合系統的一組兩個二向色鏡將來自該基線光路的三條有色基線光束與來自該高亮器光路的三條有色高亮器光束組合在一起，對於每種顏色，該一組兩個二向色鏡係在該顏色的空間相位調製器與共同的第二中間圖像之間放置在該高亮器光路中，使得三色光束在到達該第二中間圖像時共用同一光軸。
59. 如請求項58所述的方法，其係包括第一二向色鏡組合紅光束和綠光束，並且第二二向色鏡還將藍光束添加至組合的紅光束和綠光束。
60. 如請求項58或59所述的方法，其中，該第一二向色鏡或該第二二向色鏡放置為與光束方向成45°，使得一種顏色的一條光束通過該第一二向色鏡，而沿垂直方向呈現的第二光束在同一光軸上被反射到同一方向中。
61. 如請求項36至60中任一項所述的方法，其中，該基線光束係由具有每種原色波長的光束的匯集所形成，並且其中，該匯集的所有光束被收集到均質化光學器件中，該均質化光學器件傳遞具有一展度的組合光束，該展度與在該第二中間目標圖像處的該高亮器光束的展度相似，並且小於形成最終圖像並將該最終圖像提供給投影透鏡的成像器的展度的1/8。
62. 如請求項61所述的方法，其係包括角度光束組合系統，其中，該基線光束和高亮器光束在該第二中間目標圖像上共用相同的尺寸，並且其中，該基線光束與該高亮器光束經由光束間角度組合，該光束間角度係小於單個高亮器光束和基線光束中的每一個的角度尺寸的二倍。
63. 如請求項62所述的方法，其係包括藉由位於該第一中間目標圖像或該第二中間目標圖像之後的漫射器、在該第一中間目標圖像或該第二中間目標圖像的平面處擴展角度，使得光束擴展係在該成像器與該投影透鏡所接受的角度極限內。
64. 如請求項36至63中任一項所述的方法，其中，對於每種顏色，該空間相位調製器利用非偏振光或隨機偏振光工作。
65. 如請求項36至64中任一項所述的方法，其中，該空間相位調製器是可程式設計的透鏡或可動態定址的光轉向部件，並且該空間相位調製器接收相位光柵，該相位光柵產生該高亮器光束到該第一中間目標圖像中的特定區塊的轉向，該等區塊係在一或多個附加步驟中被中繼到形成最終圖像的成像器上。
66. 如請求項59至65中任一項所述的方法，其中，在該高亮器光束照亮該空間相位調製器之後被反射或透射的高亮器光束係被反射或透射，並且以僅一個被轉向的級數落在該第一中間目標圖像上，而被鏡面反射或透射的該未被轉向的光與非繞射光都入射在該第一中間目標圖像上。
67. 如請求項36至66中任一項所述的方法，其中，該組合光束被中繼到成像器。
68. 如請求項67所述的方法，其中，該組合光束被從該成像器傳送到投影透鏡。
69. 如請求項36至68中任一項所述的方法，其中，該高亮器光束的高亮峰值係數至少為5、10、20、30、40或50或更小。
70. 一種包括數位處理裝置（digital processing device）的控制器，該控制器適於控制具有基線光束和高亮器光束的投影機中的多個空間相位調製器的運行，該控制器適於控制該空間相位調製器以從該高亮器光束生成動態變化的被轉向的光以及未被轉向的光，並控制空間光調製器以從該未被轉向的光、該被轉向的光與該基線光束的組合中生成用於投影的圖像，該被轉向的光在圖像中產生高亮。

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