[发明专利]包含在蓝色光谱范围内具有高耐曝晒性的光束导向元件的成像系统

说明书

本发明涉及一种成像系统，其包括至少一个具有蓝色光谱范围内的波长的激光光源及在较高辐射功率密度下具有较高耐曝晒性的光束导向元件。本发明还涉及该成像系统特别是在投影机及材料加工中的应用。

技术领域

本发明涉及一种成像系统，其包括至少一个具有蓝色光谱范围内的波长的激光光源及在较高辐射功率密度下具有较高耐曝晒性的光束导向元件。本发明还涉及该成像系统特别是在投影机及材料加工中的应用。

背景技术

投影机的光源当前正经历由氙气到激光发光材料及具有不断提高的光通量及功率密度的纯RGB激光源的转变。当前具有激光源的电影放映机例如达到75000流明的光通量及50W/cm²的面积功率密度。随着光通量及功率密度的提高，光学组件的热负荷也有提高，从而对投影质量及长期稳定性造成影响。电影放映机的光学系统通常由大体积棱镜阵列及投影镜头构成。特别是棱镜阵列会承受较高热负荷。因而在低吸收损失(即最大透射率)及低曝晒倾向(即应用中的低诱导吸收损失)方面，对光学玻璃的要求不断提高。

传统氙气式电影放映机的最大光通量为45000流明。而现代激光投影机能够达到75000流明的光通量及50W/cm²乃至更高的面积功率密度。较强的蓝色激光激发转换器中黄光的发射。绿色及黄色频道使用二色性滤光片由黄光中提取。蓝色光的一部分被应用于蓝色频道。在此情况下，将所有三个频道应用于投影。

投影系统通常由复杂的棱镜阵列构成，以便将各色彩频道导往DLP芯片并将信号混合以进行成像。光学路径长度可大于100至200mm。棱镜阵列内的任何光吸收都引起温度梯度及热透镜效应。因此，棱镜玻璃应在可见波长范围内具有尽可能高的透射率。随着投影机的光通量的提高而进一步显著的其他效应是玻璃中的曝晒效应。在棱镜玻璃中因吸收而产生的缺陷中心可能造成透射率下降，从而引起热透镜效应。

此类曝晒效应并非仅与现代投影机的光学系统相关。此类现象也会出现在材料加工领域。

鉴于此，本发明的目的在于提供具有光束导向元件的成像系统，其在蓝色光谱范围内具有较高的耐曝晒性，因而非常适用于投影机及材料加工中的应用。

成像系统尤其是指具有至少一个光源及至少一个光束导向元件(特别是透镜、棱镜、球、平面板、自由形状、快轴准直仪和/或导光杆)的系统。此类导光杆利用玻璃-空气边界上的全反射，并且其长度通常不超过300mm。此类成像系统例如应用于投影机，特别是电影放映机。本文中的成像系统的作用在于通过对光源的光进行针对性光束导向，来例如在银幕上产生观看者可见的影像。最大功率密度通常会出现在棱镜中，特别是在用于混合色彩频道的棱镜中。因此，提供由承受此等功率密度而不会发生严重曝晒效应的材料构成的棱镜光束导向元件具有重要意义。成像系统也可应用于进行材料加工。通过针对性光束导向，例如快轴准直仪，便能将光源的光聚焦于待加工材料上，从而利用光辐射的能量输入来进行材料加工。

发明内容

本发明用以实现上述目的的解决方案为本申请的专利权利要求的主题。本发明用以实现上述目的的解决方案特别是一种成像系统，其包括

a)至少一个激光光源B，其在380nm至490nm的光谱范围内具有波长λ_B，以及

b)光束导向元件，

其中，该激光光源B适于在该光束导向元件的至少一个点中产生大于10W/cm²的平均面积功率密度，并且该光束导向元件由玻璃构成，其具有F(436nm)＝S(436nm)*(Ext₀(436nm)+Ext₁(436nm))/k的品质因数，其中F(436nm)15ppm/W。