具有冷却部的空间光调制装置
阅读：759发布：2020-05-08
专利汇可以提供具有冷却部的空间光调制装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且描述了一种图像调制系统，包括各层，诸如格式化板(PCB)、被称为中介层的 电连接器 板、后冷却 块 、前冷却框以及反射式空间光 调制器 。提供冷却 传热 通道以便在光 阀 的前冷却框与反射式空间光调制器的后冷却块之间传递热量，以减小反射式空间光调制器的前部和后部之间的热梯度。冷却传热通道穿过任何 中间层 ，诸如格式化板(PCB)和/或被称为中介层的电连接器板。冷却传热通道优选地由 热管 或循环冷却介质形成。，下面是具有冷却部的空间光调制装置专利的具体信息内容。
1.一种包括反射式空间光调制器系统的图像调制系统(100)，所述反射式空间光调制器系统包括格式化板(PCB)(140)、中介层(135)、后冷却部、前冷却部以及反射式空间光调制器(130)，所述反射式空间光调制器(130)具有前部和后部，
其中具有增强型传热横截面或者用基准纯铜的非增强型传热横截面的至少一个导热体被配置成减小所述反射式空间光调制器(130)的前部和后部之间的热梯度，所述至少一个导热体导热地连接到所述前冷却部和所述后冷却部(150)，并且其中所述至少一个导热体热管(120)穿过所述格式化板(140)。
2.如权利要求1所述的图像调制系统，其特征在于，具有增强型传热的至少一个导热体是热管(120)。
3.如权利要求2所述的图像调制系统，其特征在于，所述至少一个热管具有至少3厘米的长度。
4.如权利要求2或3所述的图像调制系统，其特征在于，所述至少一个热管的直径在3毫米到10毫米的范围内。
5.如权利要求2到3中的任一项所述的图像调制系统，其特征在于，所述至少一个热管是笔直的。
6.如权利要求1所述的图像调制系统，其特征在于，具有增强型传热的至少一个导热体是具有循环液体的导管的热管(120)。
7.如权利要求1所述的图像调制系统，其特征在于，具有非增强型传热的至少一个导热体是块状金属导体传热器。
8.如任一先前权利要求所述的图像调制系统，其特征在于，所述后冷却部是后冷却块(150)。
9.如任一先前权利要求所述的图像调制系统，其特征在于，所述前冷却部是前冷却框(115)。
10.如先前权利要求中的任一项所述的图像调制系统，其特征在于，所述反射式空间光调制器的侧部具有吸气条，并且具有增强型传热或者用基准纯铜的非增强型传热横截面的所述至少一个导热体被配置成在与所述反射式空间光调制器的包括所述吸气条的侧部相对应的所述反射式空间光调制器的两个相对侧上接触所述前冷却部。
11.如权利要求8到10中的任一项所述的图像调制系统，其特征在于，所述后冷却块是以下至少一者：空气散热片阵列、珀尔帖元件、气冷或液冷散热器、被动散热器、风冷散热器。
12.如先前权利要求中的任一项所述的图像调制系统，其特征在于，所述反射式空间光调制器是LC面板、LCOS或数字微镜器件或用于光束转向的LCoS相位调制器中的至少一者。
13.如先前权利要求中的任一项所述的图像调制系统，其特征在于，包括多个反射式空间光调制器系统，每一个系统具有格式化板(PCB)(140)、中介层(135)、后冷却部、前冷却部以及反射式空间光调制器(130)，所述图像调制系统进一步包括用于单独且独立控制所述多个反射式空间光调制器系统中的每一者的冷却的控制器。
14.如权利要求1到13中的任一项所述的图像调制系统，其特征在于，进一步包括用于单独且独立控制所述后冷却部和所述前冷却部的温度的控制器。
15.一种投影仪，包括如权利要求1到14中的任一项所述的三个图像调制系统。
16.如权利要求15所述的投影仪，其特征在于，包括多个反射式空间光调制器系统，所述投影仪被配置成单独控制每一个反射式空间光调制器系统。
17.一种图像调制系统，包括具有前冷却部和后冷却部以及液冷装置的反射式空间光调制器(520、620)，所述液冷装置被配置成冷却所述反射式空间光调制器的前部并且将从所述反射式空间光调制器的前部的前冷却部取得的热量传递至所述后冷却部，所述反射式空间光调制器(520、620)具有封装以及连接到所述液冷装置的导管，所述导管穿过所述封装。
18.如权利要求17所述的图像调制系统，其特征在于，进一步包括具有冷却介质通道的边框(505)，所述冷却介质通道(515)是在所述光阀(520)的边框内提供的。
19.如权利要求17所述的图像调制系统，其特征在于，进一步包括具有洪泛腔室的溢流框，所述洪泛腔室用于使冷却液体与所述反射式空间光调制器(520、620)的前部接触。
20.一种冷却图像调制系统(100)的方法，所述图像调制系统(100)包括反射式空间光调制器系统，所述反射式空间光调制器系统具有格式化板(PCB)(140)、中介层(135)、后冷却部、前冷却部以及反射式空间光调制器(130)，所述反射式空间光调制器(130)具有前部和后部，所述方法包括：
通过增强型传热导体或非增强型传热导体来在所述前冷却部和所述后冷却部之间传递热量，以减小所述反射式空间光调制器(130)的前部和后部之间的热梯度，所述增强型传热导体或所述非增强型传热导体导热地连接到所述前冷却部和所述后冷却部(150)，并且其中所述增强型传热导体或所述非增强型传热导体穿过所述格式化板(140)。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述反射式空间光调制器的侧部具有吸气条，所述方法进一步包括在与所述反射式空间光调制器的包括所述吸气条的侧部相对应的所述反射式空间光调制器的两个相对侧上冷却所述前冷却部。
具有冷却部的空间光调制装置
[0001] 本发明涉及用于反射式空间光调制装置的冷却方法和系统、包括这一冷却系统的光学系统以及具有这一冷却系统的投影仪。
背景技术
[0002] 也被称为光引擎的图像调制系统是已知的，该系统包括外壳，外壳包括空间光调制装置或光阀。空间光调制装置可以在光透射模式(诸如用于LCD光调制器)中起作用，或者空间光调制装置可以是反射式空间光调制装置，诸如DMD或LCD，例如LCOS、光调制器。
[0003] 包括基于微镜的反射式空间光调制装置的图像调制系统相比其他方案受热产生的影响较小。然而，通常由位于反射式空间光调制装置的后部的电路和组件以及入射光产生热量，入射光可以以IR光的形式主要向空间光调制装置的前侧提供热能。一些光由反射式空间光调制装置在前侧吸收，而一些光在后侧且在反射元件中吸收。
[0004] 已经进行了许多使热量从反射式空间光调制装置消散或排出的尝试。例如，在美国专利No.6,751,027B2中，通过导热螺柱将热量从反射式空间光调制装置的后侧排出。该螺柱接触反射式空间光调制装置的后侧。
[0006] 为了增加光阀或空间光调制器的寿命，重要的是减小光阀或空间光调制器的前部和后部之间的温度梯度。由于光调制器的框架通常由热导率约为17W/m*K的科伐合金制造，因此优选对光阀的前部进行冷却。
[0007] 空间光调制器包括吸气条，该吸气条例如由填充有用于润滑微镜的PTFE颗粒的多孔介质制成。吸气条还吸收微镜边缘处的水分。然而，在存在太多水分的情况下，微镜可能会卡住。如果阵列的温度低于前部温度，则PTFE颗粒可能会被吸收并卡在吸气器中，这可能会损坏微镜，从而损坏使用它们的投影仪。如果温度过高，则吸气器然后可释放所吸收的水分，这也可能导致微镜被卡住，这是不可逆的。这是DMD封装内的温度梯度必须限制在约20内的范围内的主要原因。以下美国专利描述了该问题：US5,331,454、US6,300,294、US8,436,453。
[0009] 在US 7,938,543中，可以控制数字微镜器件的前侧和后侧的温度。根据一些实施例，反射式空间光调制装置的前侧和后侧两者的温度以及因此可选的反射式空间光调制装置的前侧和后侧上的温度差可被共同和/或彼此独立地控制。
[0010] 不幸的是，由于需要越来越高的流明输出，US 7,938,543中提出的冷却系统并不总是能按预期运行。具体地，可以观察到受控温度的过冲，其导致光阀和主动传热装置的过早退化。
[0011] 此外，数字微镜器件的前侧可通过冷却管来冷却。然而，当三个数字微镜器件通过前部冷却管来冷却时，这些器件通常是机械连接的。这种机械连接在三色微镜装置对准期间和对准之后带来机械应力。实际上，每个专用于不同颜色的数字微镜器件必须完美对准，以提供组合图像。此外，还由于插入在用于这种前部冷却管的可用空间内的棱镜而减小了该可用空间。
[0012] 可以更紧凑的解决方案可以使投影机更小，然而如果3个DMD通过例如安装在顶部的公用冷却路径彼此机械连接，同时全部3个DMD必须单独调节，则由于机械应力而存在会聚(色彩对准)移位的风险。这一设计在图7中示出。因此，为了减小三个数字微镜器件之间的机械应力，本领域中需要进行改进。
发明内容
[0013] 根据本发明的一方面，提供了冷却式图像调制系统的多层，由此这些层可包括例如格式化板(PCB)、被称为中介层的电连接器、后冷却部(例如后部冷却块)、前冷却部(诸如前冷却框)以及反射式空间光调制器，其表征为表征为，提供了热桥以便在前冷却部(例如，冷却框)和后冷却部(例如，冷却块)之间传递热量，以减小反射式空间光调制器的前部和后部之间的热梯度。
[0014] 热桥可以是形成冷却通道的导热体。形成冷却通道的导热体可具有非增强型传热横截面或者增强型传热横截面。非增强型传热导体可以是至少一个块状金属导体传热器。增强型传热导体可以是至少一根热管或至少一根流体循环式流体导管，其附连到冷却介质回路，例如液体或气体冷却回路，其使诸如液体或气体之类的冷却介质通过前冷却部(例如前冷却框)循环。所有这些不同导体可以导热地连接到前冷却部，例如前冷却框。每一个导体可被配置成在前冷却部(例如前冷却框)和后冷却部(例如后冷却块)之间传递热量以减小反射式空间光调制器的前部和后部之间的热梯度。至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或者至少一个冷却介质回路(诸如液体或气体冷却回路)被优选地导热连接到不仅前冷却框，而且还连接到后冷却块，并且其中该至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少一个冷却介质回路(诸如液体或气体冷却回路)横穿(即穿过)格式化PCB。如果存在一个或另一干扰中间层，诸如中介层，则该至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少一个冷却介质回路(诸如液体或气体冷却回路)可穿过该中间层。如果空间允许，则该至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少一个冷却介质回路(诸如液体或气体冷却回路)可取决于中间层(诸如中介层)的形状而避免穿过该中间层。该至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少一个冷却介质回路(诸如液体或气体冷却回路)可穿过DMD封装。
[0015] 该至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器是被动传热装置的示例。该至少一个冷却介质回路是被动传热装置或主动传热装置的示例，这取决于如何操作该至少一个冷却介质回路。
[0016] 本发明的实施例的优点是改善反射式空间光调制器的寿命并通过减小反射式空间光调制器的前部和后部之间的温度梯度来降低破裂的风险。具体地，对于高能量密度应用(例如高准直激光束)，由于较高的光学负载，热负载增加，并且反射式空间光调制器的后冷却部可能不再足以还充分冷却反射式空间光调制器的前部。本发明的实施例可提供一种将热量从反射式空间光调制器的前部导走的高效方式。
[0017] 此外，本发明的实施例提供了不仅热负载，而且还有机械负载方面的附加优点，因为机械负载原则上只能被施加在光学底座的角部。实际上，例如，如US 7,938,543中所提出的，向反射式空间光调制器(诸如DMD)增加额外的冷却装置，将给反射式空间光调制器(诸如DMD封装)带来额外的机械负载。简而言之，将反射式空间光调制器(诸如DMD)安装到投影仪中可涉及将机械负载施加在反射式空间光调制器(诸如DMD)上，更具体地，将机械负载置于反射式空间光调制器的后侧上的陶瓷基板上。反射式空间光调制器(诸如DMD)被优选地设计成使得负载可被施加在热界面区域(中介层在该区域中提供与格式化PCB以及反射式空间光调制器(诸如DMD)的电连接)中、并且施加在陶瓷基板上的三个角部以抵消另两个负载。超过指定限制的负载可能会导致反射式空间光调制器(如DMD封装)发生机械故障。至少一个块状金属导体传热器或至少一个热管或至少一个冷却介质回路(诸如本发明的液体冷却回路)不会向反射式空间光调制器(诸如DMD封装)引入额外的机械负载。
[0018] 此外，在投影仪内部，在反射式空间光调制器(诸如DMD封装)中添加至少一个块状金属导体传热器或至少一个热管或至少一个冷却介质回路(例如液体冷却回路)不会增加所需空间并且反射式空间光调制器(如DMD封装)保持紧凑。这在其中空间由于飞利浦棱镜而减少的三芯片设计中尤其有利。在本发明的实施例中，没有热管或热导体结构延伸向棱镜顶部，并且各实施例是紧凑的，且提供减小的机械应力或没有机械应力。
[0019] 此外，在三色投影仪中，将与前冷却部的机械冷却连接以及与后冷却部的附加连接添加到三个反射式空间光调制器(例如三个DMD封装)中的每一个涉及附加组件，其中前冷却部独立于后冷却部而连接在一起。附加机械应力可以在三个反射式空间光调制器(例如三个DMD封装)的对准规程期间及对准规程之后施加。本解决方案的实施例没有这些缺点。
[0020] 另外，借助于由本发明的实施例提供的从空间光调制器(诸如DMD)的前部到后部的热桥，从空间光调制器(诸如DMD)的前部到后冷却部的热路使热桥更短且更高效。
[0021] 如果热桥被良好地设计，则无需额外的热电冷却器，因为反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部和后部之间的梯度将在规格内。通过格式化PCB的热桥(由至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少一个冷却介质回路(例如液体冷却回路)提供)是一种有利于从反射式空间光调制器(诸如DMD)中消除热量的解决方案。
[0022] 安装在反射式空间光调制器(诸如DMD堆栈)上的PCB格式化板(例如，孔、插座板、DMD、中介层、格式化PCB、背板、后冷却部)，以及反射式空间光调制器(诸如DMD)和棱镜之间的有限空间对本领域技术人员而言是探索通往由本发明的实施例提供的技术解决方案的道路的障碍。
[0023] 在现有技术中，来自DMD的前部的热路向上到棱镜顶部或者通过格式化PCB的侧部，这既导致更长的热路，又导致明显更高的热阻和更低的效率，因此也导致系统更不紧凑。
[0024] 在本发明的一实施例中，至少两个热管或至少两个块状金属导体传热器或至冷却介质回路的至少两个冷却导管的两个连接被布置在矩形的前冷却框上，例如布置在与反射式空间光调制器(诸如DMD)的吸气条所位于的侧部相对应的两个相对侧上。
[0025] 由于吸气条是反射式空间光调制器(诸如DMD封装)中的最精密的元件之一，因此在吸气条附近提供冷却装置意味着这些吸气条不受封装的前部和后部之间的温度梯度的影响或者影响减小。
[0026] 有利的是，至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少两个冷却回路具有至少3厘米到至多20厘米的长度。优选地，至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少一个冷却回路的直径在3毫米到10毫米的范围内，这取决于所需热吞吐量和可用空间。
[0027] 有利的是，至少一个热管或至少一个块状金属导体传热器或至少一个冷却回路是笔直的。
[0029] 优选地，反射式空间光调制器是LC面板、LCOS或数字微镜器件(DMD)或用于光束转向的LCoS相位调制器中的至少一种。
[0030] 根据本发明的另一方面，提供了根据本发明的实施例的一种投影仪，包括三个光调制器。
[0031] 三芯片设计的优点已经在上文中提及。有了本发明的实施例的解决方案，可以在没有任何障碍的情况下单独调节每一个图像调制系统(例如，会聚)
[0032] 根据本发明的另一方面，提供了一种图像调制系统，包括诸如具有陶瓷边框的DMD之类的反射式空间光调制器，其表征为表征为，在光阀的边框内提供冷却介质通道，诸如液体冷却通道。
[0033] 在反射式空间光调制器(诸如DMD)的边框内提供诸如液体冷却通道之类的冷却介质通道提供了用于直接冷却诸如DMD封装之类的反射式空间光调制器的前部的非常高效的装置。此外，诸如液体冷却通道之类的冷却介质通道是在吸气条附近提供的。
[0034] 根据本发明的另一方面，提供了一种图像调制系统，包括诸如DMD之类的反射式空间光调制器，其表征为，提供诸如液体冷却通道之类的溢流通道，以用于使冷却剂在诸如DMD之类的反射式空间光调制器上流动。
[0035] 根据本发明的另一方面，提供了一种冷却图像调制系统的方法，该图像调制系统包括反射式空间光调制器系统，该反射式空间光调制器系统具有格式化板、中介层、后冷却部、前冷却部以及反射式空间光调制器，该反射式空间光调制器(130)具有前部和后部，所述方法包括：
[0036] 通过热桥在前冷却部和后冷却部之间传递热量，所述热桥包括增强型传热导体或非增强型传热导体以减小所述反射式空间光调制器的前部和后部之间的热梯度，所述增强型传热导体或所述非增强型传热导体导热地连接到所述前冷却部和所述后冷却部，并且其中所述增强型传热导体或所述非增强型传热导体穿过所述格式化板。
[0037] 所述反射式空间光调制器的侧部可具有吸气条，所述方法进一步包括在与反射式空间光调制器的包括所述吸气条的侧部相对应的所述反射式空间光调制器的两个相对侧上冷却所述前冷却部。
[0038] 根据本发明的另一方面，根据本发明的任一实施例，提供了一种投影仪，包括三个冷却式图像调制系统。所述投影仪可具有多个反射式空间光调制器系统，所述投影仪被配置成单独地控制每一个反射式空间光调制器系统。
[0040] 本发明的实施例的这些以及其他技术方面和优点现在将参考附图更详细地描述，其中：
[0041] 图1示出了根据本发明的一实施例的包括热桥的图像调制系统的侧视图。
[0042] 图2示出了图1的透视图。
[0043] 图3示出了已安装的图1的图像调制系统。
[0044] 图4示出了根据现有技术的包括棱镜和光堆集器(light dump)的图像调制系统。
[0045] 图5a示出了根据本发明的一实施例的在DMD边框内包括冷却通道的DMD。
[0046] 图5b示出了图5a所示的具有冷却通路的DMD的俯视图。
[0047] 图5c示出了图5a和5b的透视图。
[0048] 图5d示出了图5c的横截面图。
[0049] 图6a到6c示出了根据本发明的一实施例的具有用于诸如液体或气体之类的冷却介质的溢流框的反射式空间光调制器子系统。
[0050] 图7示出了根据现有技术的投影系统，包括三个空间光调制器以及用于冷却光调制器的前部和后部的单独冷却装置。
[0051] 定义
[0052] 单独提供以下各项以便于理解本发明。不应该将这些定义解释为具有小于本领域普通技术人员所理解的范围。
[0053] DMD或数字微镜器件或数字反射镜器件是光阀或空间光调制器的示例。
[0054] 光阀。也被称为空间光调制器。在本文和权利要求书中，术语光阀和空间光调制器被认为是同义词。空间光调制器可以是反射式空间光调制器。术语“反射式空间光调制器”被理解为空间光调制器，该空间光调制器以反射模式调制光，例如使用可寻址反射镜、以旋转的多边形或可单独寻址的反射镜阵列的形式出现的一系列反射镜，更具体地是作为安装在外壳封装中的光调制器的一部分的镜面反射元件。
[0055] 反射式空间光调制装置可包括不同类型的反射式光调制器，诸如数字反射镜器件(DMD)、液晶显示器(LCD)或硅上液晶(LCOS)。优选地，光调制器可以在逐个像素的基础上寻址以由此表示不同灰度的任意图像，例如视频图像。也被称为数字反射镜器件或数字微镜器件的DMD是反射式空间光调制器，包括基于半导体的快速反射光数字开关阵列，该阵列使用例如二进制脉冲宽度调制技术来精确控制光源的反射。DMD具有多个可单独寻址和电可变形或可移动的镜单元的矩阵。在第一状态或位置，数字镜器件的每个镜单元用作平面镜，以通过投影透镜将接收到的光反射到朝着例如投影屏幕的一个方向，而在第二状态或位置，它们将接收到的光投射到远离投影屏幕的另一个方向。在反射式液晶显示器(也被称为LCOS)光阀中，光并非通过反射镜的机械位移来调制，而是通过改变光阀中的液晶的偏振状态来调制。
[0056] 封装。术语“封装”被理解为预先组装的单元。
[0057] 封装前侧。术语“封装前侧”被理解为空间光调制外壳的封装的面向入射光的一侧。该侧也朝着投影光学器件发射投影光。
[0058] 术语“增强型传热表面”是已被接受的本领域术语，意指具有与基准相比提供每单位基本表面积的更高热性能的特征的表面。在本发明中，基本表面指的是穿过导热体的横截面，热量能穿过该横截面以达成某一温度梯度。与导热体由作为基准的纯铜制成的情况相比，每单位基本表面积的传热和温度梯度要更大。增强型传热导体优选地具有大于1000或大于5000或大于10,000或大于20,000或大于50,000W/(m0,)但小于100,000W/(m00)的有效导热率。
[0059] 具有增强型传热横截面的装置的示例是例如具有循环的热载体的热管或导管。
[0060] 此类导体实现：
[0061] 尺寸减小；
[0062] 提高的热交换率；以及
[0063] 减小的温差。
[0064] 如在本发明中使用的导热体的非增强型传热横截面具有与纯铜相同或更小的每单位基本表面积的热性能和温度梯度，由此基本表面指的是穿过导热体的横截面。非增强型传热导体优选地具有大于150、大于200或大于300W/(m00)但小于或等于400W/(m00)的导热率。
[0065] 珀尔帖(元件)。也被称为珀尔帖-塞贝克元件。一种热电装置，可以根据循环流过该装置的电流的方向来将热量从一个点传递到另一个点。
[0066] 被动传热装置。术语“被动冷却装置”以及更宽泛的“被动传热装置”被理解为其从要冷却或加热的目标取得的热量无法通过控制单元来控制的装置，即该装置以开环方式散热。
[0067] 被动传热装置的示例是例如简单的散热片或热管阵列。
[0068] 热管是一种传热装置，其结合了热导率和相变原理以便高效地管理两个固体界面之间的热传递。
[0069] 在热管的热界面处，与导热固体表面接触的液体通过吸收来自该表面的热量而变成蒸气。然后，蒸气沿着热管行进到冷界面，并凝结回液体，从而释放潜热。然后，液体通过毛细作用、离心力或重力返回热界面，然后循环重复。由于沸腾和冷凝的传热系数非常高，因此热管是非常有效的导热体。有效导热系数随热管长度而变化，与对于铜的约401W/(m01)以及对于铝的约230W/(m30)相比，对于长热管，有效热导率可接近100kW/(m00)。
[0070] 可以为了高性能而专门优化热管。高性能热管具有热吸收和传递系统，对于所施加的相同温度梯度，该热吸收和传递系统可携带比同等大小的铜棒高超过1000倍的能量。
[0072] 热管可以采取具有圆形横截面的棒的形式，其直径在3至50mm的范围内，并且长度可以在3厘米至15厘米或更长的范围内。其他部分包括矩形、扁平且环形的热管，这些热管的中心孔均为敞开的。
[0073] 主动传热装置或主动传热元件。在本文和权利要求书中，术语“主动传热装置”、“主动传热元件”或“效应器”被认为是同义词。术语“主动冷却装置”以及更宽泛的“主动传热装置”被理解为其从要冷却的目标取得的热量可通过控制单元来控制的装置。在本申请全文中，也可使用术语“效应器”以替代“主动传热装置”。作为示例，主动冷却装置可以是珀尔帖元件。可使用任何形式的微冷却装置。例如，一种类型的冷却装置是微机电制冷系统。这一系统的一个示例可以是基于磁制冷循环的制冷系统，藉此可以使用微机电开关、微继电器、簧片开关或闸门开关来在这种循环的吸收阶段和排热阶段之间进行切换。这样的设备在例如来自国际商业机器公司的美国专利No.6,588,215B1中更详细地描述。这一系统的另一示例可以是热声冰箱，其基于使用压电驱动器来提供跨堆叠的温差。从而产生高频声音，该高频声音通过与堆叠的一个或多个部分的相互作用产生温度梯度，从而允许冷却，例如在犹他大学的美国专利No.6,804,967B2中更详细地描述的。这种系统的另一示例可以是微机电系统，藉此使用微机电阀来控制气体的膨胀，如在Technology Applications，Inc.的美国专利No.5,200,200中更详细地描述的。这些冷却装置中的若干装置的优点在于，可以使用微机电技术、光刻或薄膜沉积技术来应用这些装置，从而可以在检测系统中进行集成并且其尺寸紧凑。
[0074] 块状金属导体传热器是指由诸如铜或铝或它们的合金的高导电率金属制成的块状金属导体。
[0075] 陶瓷基板定义了以下结构：它们在反射式空间光调制器(诸如DMD芯片)之间形成了机械、光学、热和电接口，该DMD芯片包含反射式空间光调制器(诸如DMD主动阵列、窗户玻璃和窗孔)以及终端应用光学组件。
[0076] DMD主动阵列-反射光的主动DMD反射镜的二维阵列。
[0077] 热界面区域-陶瓷基板上的允许直接接触散热器或其他热冷却装置的区域。
[0078] 窗户玻璃-透明的玻璃罩，其保护空间光调制器，诸如DMD活动区域。
[0079] 窗孔-主动阵列周围的窗玻璃内表面上的深色涂层。
[0080] 中介层-提供与反射式空间光调制器(诸如DMD)的电连接的组件。例如，反射式空间光调制器(诸如DMD)可将平台栅格阵列(land grid array)用于系统电连接(类似于插座或连接器)。反射式空间光调制器(诸如DMD)上的连接与中介层上的触点连接，该触点可被布置成经由迹线或电连接通过中介层连接以接触PCB上的迹线或电连接。中介层可具有在反射式空间光调制器(诸如DMD)的活动区域之外的电连接，即到该活动区域的一侧或多侧的电连接，同时还与PCB格式化器接触。
[0081] LGA-平台栅格阵列是指反射式空间光调制器(诸如DMD)上的电接触垫的二维阵列。
[0082] 光学组件-最终产品的子组件，其由光学组件和支撑这些光学组件的机械部件组成。
[0083] 光学底座-光学组件中用于安装光学组件(例如，反射式空间光调制器的组件，诸如DMD、透镜、棱镜等)的主要机械部件。
[0084] 光学照明过充-落在活动区域之外且对投影图像无贡献的光能。
[0085] 光学接口-指光学底座上用于对准和安装反射式空间光调制器(诸如DMD)的特征。
[0086] PCB-印刷电路板。
具体实施方式
[0087] 将就特定实施例并且参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性的，并且是非限制性的。在附图中，出于说明目的，将某些元素的尺寸放大且未按比例绘出。在本说明书和权利要求书中使用术语“包括”时，该术语不排除其他元件或步骤。此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等被用于在类似元素之间进行区分，而不一定用于描述顺序或时间次序。应该理解如此使用的这些术语在合适环境下可以互换，并且在此描述的本发明的实施方式能够以除了本文描述或示出的之外的其他顺序来操作。
[0088] 图4示出了根据现有技术的光投影系统的示意图。投影系统包括可位于印刷电路板(PCB)407上且与金属螺柱408热接触的光阀404。在图4的示例中，光阀404是DMD且金属螺柱408通过PCB 407中的孔接触DMD的封装的后侧。可以在金属螺柱408和光阀404的封装之间使用热界面材料。
[0089] 光源(未示出)通过棱镜组件403照射光阀404。光402根据光阀404的微镜的位置来被反射向投影光学器件405或光堆集器406。第一主动传热装置409向金属螺柱408传递热量或者传递来自金属螺柱408的热量。传感器410测量光阀404的温度。通过冷却或加热金属螺柱，该金属螺柱还冷却或加热光阀404的后部。
[0090] 在图4的示例中，散热器是液冷或气冷散热器，或者例如散热器412可以与珀尔帖元件接触。
[0091] 然而，在图4所示的示例中，未向DMD的前部提供冷却部。此外，DMD的前部不仅被该DMD的电子器件加热，而且还被由光阀或DMD吸收的入射光能加热。由于DMD框是由例如科伐合金制成的，因此热量未被排空，并且DMD中存在温度梯度。
[0092] 现有技术通过在光阀或DMD的前部提供冷却装置或提供在光阀的前部与第一散热器/热源之间传递热量的第一(组)传热元件来解决该问题。第二(组)传热元件在光阀的第二部分(例如，DMD的后侧)和第二散热器/热源之间传递热量。这一解决方案是例如在专利申请EP 1 863 296A1中描述的。然而，该解决方案未解决过冲的问题并且光阀内的温度梯度可落到可接受范围外。在用于这种类型的光投影系统的前冷却系统中，由于在制造或稍后调节期间引入的机械应力而存在会聚(例如，色彩对准)移位的风险。3个DMD经由例如安装在顶部的公用冷却路径彼此机械连接，然而所有3个DMD必须单独调节。这一设计20在图7中示出。存在3个DMD 12、14、16。第一组传热元件由DMD 12、14、16的相应前部和主冷却块18之间的硬冷却连接22、24、25、26、27提供。第二组传热元件由冷却回路提供，该冷却回路具有到DMD 12的后冷却板的第一入口导管11、作为到DMD 14的后冷却板的入口的出口导管13、作为到DMD 16的后冷却板的入口的出口导管15、以及作为到具有出口导管19的主冷却块18的入口的出口导管17。在该设计中，存在DMD之间以及到冷却块18的许多机械连接，这使得调节(诸如对准DMD)更困难。这些机械连接还可增大DMD上的机械应力。
[0093] 本发明的实施例提供了用于在诸如DMD之类的反射式空间光调制器的第一部分(前部)和第二部分(后部)之间传递热量的装置。
[0094] 在本发明的第一实施例中，提供了导热桥以促进诸如DMD之类的反射式空间光调制器的前部与该光调制器的后部之间的热传递。本质上，该导热桥减小反射式空间光调制器(诸如DMD)的第一部分与反射式空间光调制器(诸如DMD)的第二部分之间的热阻，由此减小原本将存在于该调制器的第一和第二部分(例如，该调制器的前部和后部)之间的温差。热桥可根据第一部分与第二部分之间所允许的最大温差以及最大预期热通量来确定规格(例如，其几何形状和制造材料及其操作)。最大预期热通量可以例如通过数学模型来确定，该数学模型计及照射光阀(例如，反射式空间光调制器(诸如DMD))的光能、用作反射式空间光调制器(诸如DMD)与热桥之间的界面的热界面材料、投影仪中的气体(通常是空气)的温度、投影仪和反射式空间光调制器(诸如DMD)的各部分之间的传热路径(例如，通过传导、对流和/或辐射)，等等。
[0095] 本发明的实施例的优点是通过例如消除对反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部处的附加液冷或气冷冷却板的需求来降低诸如液冷系统等任何其他冷却介质回路的复杂度。本发明不排除反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部处的诸如液冷或气冷系统等冷却介质回路。例如，将气体或液体从冷却气体或液体储存器带到冷却板并带回到气体或液体储存器的管道可以是较不“绕曲”的，并且输送液体所需的总管道长度可以缩短。
[0096] 图1示出了根据部分的图像调制系统的实施例。图像调制系统100包括以下组件：诸如DMD的空间光调制器、用于电连接到空间光调制器的触点以及用于连接到电路板的连接器板、冷却框115、后冷却块、以及至少一根热管或至少一个块状金属导体传热器或具有使冷却液循环的至少两个冷却回路，其中冷却液在前冷却框和后冷却块之间传递热量。
[0097] 图1的图像调制系统100在图2中透视地示出并且在图3中以组装后状态示出。
[0098] 图像调制系统包括光孔110，该光孔110被配置成被遮罩包围，以阻止不需要的光或过充的光入射到反射式空间光调制器或DMD 130上。该遮罩防止过充的光加热反射式空间光调制器或DMD并且还防止杂散光被反射到图像。过充的光表示不用于生成图像的光，即瞳孔之外的光。
[0099] 光学照明过充被定义为落在反射式空间光调制器或DMD的活动区域之外的光能。过充是未被反射式空间光调制器元件(诸如DMD微镜)反射且未对投影图像的亮度做出贡献的被浪费的光。过充区域中的光能的形状和空间分布由系统光学设计来确定。
[0100] 过量的光学照明过充可导致必须由系统冷却的反射式空间光调制器或DMD上的更高热负载，或者各种类型的图像伪像可能出现(例如，杂散光)，或者两者都可能发生。
[0101] 光孔110优选地与前冷却框115组合，前冷却框115围绕孔110以将由过充光产生的热引导向后冷却部。尽管前冷却框115减少反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部的热量，但它未消除该热量。在该实施例的修改中光孔110还可以与前冷却框115热隔离。优选的是，前冷却框115通过完全包围光孔110的圆周界来围绕光孔110，并且提供围绕该圆周界的相等且均匀的冷却以避免反射式空间光调制器(诸如DMD 130)中的热机械应力。由于光阀的最关键的热元件是吸气条，因此在一优选实施例中，前冷却框位于吸气条附近。由于通常有两个吸气条位于反射式空间光调制器(诸如DMD 130)的相对两侧，因此该前冷却框优选地至少在这些侧部附近。
[0102] 前冷却框115优选地由导热材料制成，优选地具有在室温为20地具时测得的大于80W/m成co的热导率，或更优选地由高度导热的材料制成，该材料具有室温下大于150W/m的材料，优选地大于200或300W/m的材料的导热率。作为示例，冷却框优选地由金属或金属物质(例如，铜、铜合金、铝或铝合金)制成。另选地，可使用导热陶瓷。冷却框可具有大约2.5到
8mm(诸如3.7mm)的厚度。
8mm(诸如3.7mm)的厚度。
[0103] 此外，光孔110可由透明材料制成，该透明材料可通过密封来附连到前冷却框115以防止灰尘损坏反射式空间光调制器(诸如DMD 130)。该密封例如可以是硅橡胶密封，由此以气密的方式包围反射式空间光调制器以形成基本上密封的腔室。术语“基本上密封”应被理解为是与周围空气密封的，从而没有大量的灰尘或烟尘颗粒可进入腔室内。然而，从密封腔室中散热变得更加困难。
[0104] 用于本发明的实施例的图像调制系统可包括附连到前冷却框115的多个热桥120。该框115机械地且热连接到诸如DMD 130的反射式空间光调制器的前表面以用作热导，这导致热能朝着诸如DMD的反射式空间光调制器的后部传递，以减小反射式空间光调制器(诸如DMD130)的前部和后部之间的温度梯度。
[0105] 由于诸如DMD框之类的反射式空间光调制器框是由诸如科伐合金之类的材料制成的，因此诸如DMD框之类的反射式空间光调制器框本身的导热率非常低。在添加前框115和热桥120的情况下，提供了反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部和后部之间的非常短且导热良好的路径，这导致始终低的温度梯度。热桥120可通过诸如夹钳151之类的导热机械固定件来进一步连接到反射式空间光调制器(诸如DMD)的后部，例如连接到螺柱和/或后冷却块150。冷却块150通过至少一个导热螺柱152来安装在PCB格式化板140上。软管倒钩154(即，从气冷或液冷部到冷却软管的连接器)如本领域中已知的那样固定到冷却块150。
[0106] 插座板125是诸如DMD 130的反射式空间光调制器的结构基础。插座板125和背衬板245(图2所示)被放置在反射式空间光调制器(诸如DMD 130)的两侧，作为夹层板(堆叠)。在最终配置中，插座板125在多芯片配置中直接附连到棱镜(未示出)。
[0107] 反射式空间光调制器(诸如DMD 130)是要冷却的图像调制系统的主要组件。
[0108] 位于反射式空间光调制器(诸如DMD)与格式化PCB 140之间的中介层135可以从后部接纳或捕获反射式空间光调制器(诸如DMD 130)，并且提供反射式空间光调制器(诸如DMD)与格式化PCB 140之间的良好电连接。当被捕获时，反射式空间光调制器(诸如DMD)被部分地嵌入中介层135中。在图2中，中介层135被单独示出，并且当它捕获了反射式空间光调制器(诸如DMD 130)时也被示为(130+135)。在图2中，最终组件只包括组合135+130。格式化PCB 140是电子驱动器板。背衬板245与插座板125螺栓在一起(图2)。
[0109] 螺柱155(图4或图2中的408，结合螺柱155的冷却块150)机械地且热连接到反射式空间光调制器(诸如DMD)的后表面。螺柱将反射式空间光调制器(诸如DMD)的后表面(通常相当小)增大至更大的冷却表面，并将来自要冷却的热界面区域的热能带出反射式空间光调制器(诸如DMD)堆叠，并且使该表面可触及以便于冷却。热桥也可热连接到该螺柱。投影仪的冷却部热连接到该螺柱(例如，通过热电冷却器)。
[0110] 螺柱155优选地由高度导热(例如，具有在室温20℃下测得的超过150W/m×K的导热率)的材料制成，诸如金属，例如铜或铝或这两者中的任一者的合金。螺柱将反射式空间光调制器(诸如DMD 130)的后侧与被动或主动(即可控)冷却装置150热耦合。作为示例，简单的空气散热片阵列可被用作被动散热器。珀尔帖元件可用作主动冷却装置150，其冷侧耦合到螺柱155，而其暖侧热耦合到散热装置，例如风冷散热片或液冷散热器。替代的主动冷却装置是风冷散热器，例如散热片阵列，到该散热器的冷却空气的量可通过控制风扇的旋转速度来控制。另一替代的主动冷却装置是水冷或液冷散热器，到该散热器的冷却液体的量可通过控制耦合到该液冷散热器的液泵的输出来控制。作为示例，冷却液体可以是乙二醇和软化水的混合物。
[0111] 热桥120热连接到冷却块150。
[0112] 在本发明的优选实施例中，热桥120是热管或者循环冷却回路的至少两根导管，例如每一者都具有在20每一室温下测得的超过410W/m×K的有效导热率。具有6毫米直径的75毫米热管的典型有效导热率是室温下的6600W/m×K。在本发明的各实施例中，3到10毫米直径范围内的热管或者循环冷却回路的至少两个导管是合适的。热管的有效导热率随着长度增加不会下降太多，以使得更长的热管可具有与更短的同样热管几乎相同的导热率。对于循环冷却回路的至少两个导管亦如此。由此，热管或循环冷却回路的至少两个导管的长度可被选择成适合反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部和后部之间的距离，例如大于3厘米。结果是紧凑性改善，同时还具有以下优点：反射式空间光调制器(诸如DMD)不会如此严格地彼此机械连接。另外，热管或者循环冷却回路的至少两个导管不必行进在棱镜和DMD之间的事实使得用于更大直径的热管或导管的空间更大。具有扁平热管的当前冷却系统在遵守物理约束时为了适合而变平且弯曲，而在本发明的各实施例中，热管或者循环冷却回路的至少两个导管无需如此。
[0113] 热管或者循环冷却回路的至少两个导管的长度和直径应符合所需冷却功率、光输出和机械约束。
[0114] 本发明的优点在于紧凑性，块状金属导体传热器以及更紧凑的热管和循环冷却回路的至少两个导管将紧凑性带给反射式空间光调制器(诸如DMD)的设计。此外，不同的反射式空间光调制器(诸如DMD)的各种块状金属导体传热器或热管或循环冷却回路的至少两个导管不机械地彼此连接。在本发明的实施例中，块状金属导体传热器或者热管或循环冷却回路的至少两个导管不必拟合在多芯片配置中的棱镜和各种反射式空间光调制器(诸如DMD)之间。例如，从前部反射式空间光调制器(诸如DMD)延伸的热管必须变平并变形，以符合系统的物理约束(请参见图7)。在本发明的实施例中，由此对于更大直径的块状金属导体传热器或热管或循环冷却回路的至少两个导管存在更多空间，并由此改进有效导热率。
[0115] 块状金属导体传热器或热管或者循环冷却回路的至少两个导管的长度和直径应符合所需冷却功率、光输出和机械约束，如对于本领域技术人员是已知的。
[0116] 较不优选的是，在某些情况下使用块状金属导体传热器，而不是热管或循环冷却回路的至少两个导管。这只在需要较少热传递时才建议。金属优选地具有在20℃室温下测得的至少150W/m×K的导热率，并且优选是铜或铝或这两者中的每一者的合金。
[0117] 由这一高度导热的金属制成的热桥将提供比热管少的热传导，因为诸如此类材料(诸如铜)的有效导热率比一根热管至少低10倍。具有相关联的循环冷却回路的至少两个导管也比热管复杂。热管因此对本发明的实施例是优选的，具有根据光输出和/或所需冷却功率的所选导热率，以充分地减小反射式空间光调制器(诸如DMD)内的温度梯度。如以上讨论的，反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部和后部之间的温度梯度应低于10℃以避免损坏空间光调制器。
[0118] 在优选实施例中，用于热桥120的块状金属导体传热器或热管或循环冷却回路具有3到10毫米范围内的直径。
[0119] 优选地，使用全向热管，以使得热管的性能不受热管的定向的影响。然而，由于光调制器(例如DMD)的前框115通常由于光入射在前框115上而比后冷却块150热，因此热管可具有取决于热管的定向的导热性能。
[0120] 热管的数量也取决于所使用的每一个单独热管的直径。
[0121] 如图2所示，为了提供最短热桥120，在图像调制系统的各种组件中提供用于安装热桥的孔。例如，必要时，在中介层135中，在反射式空间光调制器(诸如DMD 130)侧面的位置上提供孔。在格式化PCB 140中，也在必需时(即，在不可能避免PCB的情况下)提供孔141。在可使用合适的孔来提供用于热桥120的路径的情况下，格式化PCB 140和/或中介层135的现有设计可被使用。另选地，专用孔可被形成在或设计到格式化PCB 140和/或中介层135中。
[0122] 由于反射式空间光调制器(诸如DMD)的最关键的热元件是吸气条，因此在一优选实施例中，至少一个热管或至少两个热管或者至少一个或至少两个块状金属导体传热器或循环冷却回路被配置成在吸气条附近通过。由于通常有两个吸气条位于DMD活动阵列的相对两侧上，因此至少两个热管或至少两个块状金属导体传热器或者循环冷却回路的至少两个导管优选地在这些侧面附近横穿中介层135，如图2和3专门示出的。由此，热管或块状金属导体传热器或循环冷却回路的至少两个导管横穿中介层的其中没有电子组件的框。
[0123] 为了提供最短热路径，至少一个或至少两个热管或至少一个或至少两个块状金属导体传热器或者循环冷却回路的至少两个导管(例如，长度为3厘米或更长)优选地是笔直元件，并且直接穿过格式化PCB 140和/或中介层。
[0124] 如图2所示，冷却块150包括一对导热机械固定件(诸如夹钳151)或者例如用于接纳该对热桥的任何其它热连接。
[0125] 热桥的数量取决于反射式空间光调制器(诸如DMD)的应用和类型。优选地，提供偶数数量的热桥以用于对称目的，例如两个、四个等。在本实施例中，提供具有两个热管的热桥。
[0126] 当在包括用于拆分和重组光束的棱镜以及诸如如上所述的DMD等三个反射式空间光调制器的光投影系统中使用时，本发明的任一实施例中的热桥是特别有利的。图7示出了根据现有技术的三芯片投影仪，其包括诸如DMD之类的三个反射式空间光调制器。每一个反射式空间光调制器(诸如DMD)的前冷却框115通过连接到如在例如专利申请EP 1 863 296A1中描述的公用散热器的至少一个或至少两个块状金属导体传热器或者至少一个或至少两个热管来冷却。在其他实施例中，至少一个或至少两个块状金属导体传热器或者至少一个或至少两个热管或循环冷却回路的至少两个导管各自连接到单独的散热器。这三个光调制器需要完美地对准，因为这些光调制器生成的图像需要优选地以次像素准确率叠加，这能通过本发明的实施例来实现。在现有技术光调制器的安装和对准期间，附连到前冷却框115的导热元件可以向光投影系统提供附加机械应力。移除现有技术的前冷却部的附连并用本发明的热桥来替代消除了这些机械应力。此外，这减少了已在其中安装棱镜的光调制器之间的小空间中的组件的数量。由此，光投影系统也可变得更紧凑。
[0127] 根据本发明的第二实施例提供了进一步的技术解决方案，该解决方案通过循环冷却回路来从反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部传递热量，该循环冷却回路供应在反射式空间光调制器(诸如DMD)的边框内提供的冷却通道。
[0128] 专利US 2002/0163625 A1描述了棱镜冷却装置，其包括用于通过液体制冷剂来冷却分色/合色棱镜的冷却部。此外，冷却部还用于通过液体制冷剂来冷却与显示表面相对的图像显示元件的表面。
[0129] 维持反射式空间光调制器(诸如DMD)内的低温度梯度的目的是例如保护吸气器。由此，本发明的实施例还提供用于通过在例如由科伐合金制造的光阀边框内提供冷却通道来直接控制吸气条的温度的装置。
[0130] 图5a到5d示出了诸如包括DMD 522的反射式空间光调制器子系统500，该子系统在通常由科伐合金制成的空间光调制器边框515内包括气体或液体冷却通道505。图5a是穿过诸如包括DMD 522的反射式空间光调制器子系统500的吸气条510的横截面图。吸气条510被定位成沿保护反射式空间光调制器(诸如微镜阵列DMD 522)的矩形光学窗口520的两侧。例如由科伐合金制成的边框515包围反射式空间光调制器，诸如位于光学窗口520内的微镜阵列522，并且在边框515内提供冷却通道505。
[0131] 图5b示出了图5a的反射式空间光调制器子系统500的俯视图，其中冷却气体或液体的入口505in(入)和出口505out(出)与冷却通道505一起示出。元件525是陶瓷载体。
[0132] 图5c是反射式空间光调制器子系统500的透视图，其示出了陶瓷载体525以及入口505in和出口505out。图5d是以900切向图5a的横截面的反射式空间光调制器子系统500的横截面图，截面穿过入口505in和出口505out但不穿过吸气条510。
[0133] 由于气体或液体通道505紧邻吸气条510，因此该通道能够非常高效地冷却吸气条并由此增加反射式空间光调制器子系统500的寿命。
[0134] 冷却管(未示出)可以连接到入口505in和出口505out，并且可位于穿过中介层和/或PCB格式化器的孔中，如上所述用于热管。此外，可提供具有泵和用于控制流体的控制器的循环冷却回路。冷却管可使用热接触和热传导来热集成到后冷却部中，如上所述用于热管。当后冷却部是液冷部时，前边框的液冷部可以液压集成到后冷却部中。然而，优选独立地冷却DMD 522的前部和后部。可提供控制器，其独立且单独控制前冷却部和后冷却部中的气体或液体流量和/或温度以将热梯度保持在可接受容差内。
[0136] 根据本发明的第三实施例提供了进一步的技术解决方案，该解决方案通过循环冷却回路来从反射式空间光调制器(诸如DMD)的前部传递热量，该循环冷却回路供应洪泛(flooding)冷却介质，例如反射式空间光调制器(诸如DMD)的表面上的液体或气体。
[0137] 维持反射式空间光调制器(诸如DMD)内的低温度梯度的目的是例如保护吸气条。由此，在本发明的该实施例中，提供用于通过调制器(诸如DMD)的表面的洪泛来直接控制吸气条的温度的装置。
[0138] 图6a到6c示出了诸如包括DMD 622的反射式空间光调制器子系统600，其包括溢流框636以及冷却框636的入口605in和出口605out以用于诸如液体或气体等冷却介质的循环。至少分别连接到入口和出口的导管可被提供来自循环冷却回路的冷却剂。该回路可包括泵以及用于控制流体的控制器。图6a是穿过诸如包括DMD 622的反射式空间光调制器子系统600的横截面图。吸气条可被定位成沿保护反射式空间光调制器(诸如微镜阵列DMD 622)的矩形光学窗口620的两侧。溢流框636位于反射式空间光调制器(诸如位于光学窗口
620内的微镜阵列622)的上表面上并且可围绕该上表面。溢流框636覆盖洪泛腔室638，通过该洪泛腔室638，冷却介质在反射式空间光调制器(诸如微镜阵列DMD 622)的顶部上流动。
示出了冷却介质的入口605in和出口605out。元件625是陶瓷载体。
620内的微镜阵列622)的上表面上并且可围绕该上表面。溢流框636覆盖洪泛腔室638，通过该洪泛腔室638，冷却介质在反射式空间光调制器(诸如微镜阵列DMD 622)的顶部上流动。
示出了冷却介质的入口605in和出口605out。元件625是陶瓷载体。
[0139] 图6b示出了图6a的反射式空间光调制器子系统600的俯视图，其示出了具有冷却介质的入口605in和出口605out的溢流框636以及光学窗口620。光入射在反射式空间光调制器(诸如微镜阵列DMD 622)上并且从该反射式空间光调制器(诸如微镜阵列DMD 622)穿过流动通过洪泛腔室638的冷却液体或气体退出。
[0140] 图6c是反射式空间光调制器子系统600的部分分解透视图，其示出了分别到洪泛腔室638的入口605in以及自洪泛腔室638的出口605out。
[0141] 由于洪泛腔室638位于吸气条510之上且紧邻吸气条510，因此该腔室能够非常高效地冷却吸气条并由此增加反射式空间光调制器600的寿命。
[0142] 图5或6示出的实施例中的冷却回路(在图6a中用虚线640示意性地示出)分别连接到入口505in、605in和出口505out、605out，并且可位于穿过中介层和/或PCB格式化器的孔中，如上所述用于热管。冷却导管可具有增强型传热横截面以用于使大量热量通向后冷却部。这些冷却导管可使用热传导来热集成到后冷却部中，如上所述用于热管。当后冷却部是液冷部时，覆盖洪泛腔室638的前溢流框636的液冷部可以液压集成到后冷却部中。然而，优选独立地冷却DMD 622的前部和后部。可提供控制器，其控制前冷却部和后冷却部中的冷却介质流量和/或温度以将热梯度保持在可接受容差内。
[0143] 由于冷却介质被入射在反射式空间光调制器上且离开反射式空间光调制器的光穿过，因此冷却介质应被选择成使其是透明的且保持透明。可使用高纯度水。冷却介质还可被选择成使其吸收红外和/或紫外光以保护反射式空间光调制器以及该反射式空间光调制器下游的任何光学元件。例如，液体冷却剂可包括溶剂和可溶于该溶剂的紫外线吸收物质。此类物质的示例是二苯甲酮和苯并三唑，诸如二苯甲酮磷酸酯、苯并三唑磷酸酯、苯并苯磺酸酯、苯并三唑硫酸酯、苯基苯并咪唑磺酸、丁基甲氧基二苯甲酰甲烷、辛基二甲基PABA、辛基甲氧基肉桂酸酯。
[0145] 可提供光学传感器以确定冷却液体的任何老化和变色。如果传感器的输出指示冷却液体不再透明，则可安排维护并且可替换冷却液体。
[0146] 尽管以上已经参考特定实施例描述了本发明，但是这样做是为了阐明而不是限制本发明。技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所公开的特征进行各种修改和不同的组合。
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