專利名稱：改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影儀用光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)多媒體顯示技術(shù)的發(fā)展，投影機(jī)作為最佳的大屏幕顯示設(shè)備，漸漸成 為了標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)外設(shè)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于教育、軍隊(duì)、商務(wù)等多種領(lǐng)域。在投影機(jī)的使用過(guò)程中，用戶往往要求所投影的影像具有很高的質(zhì)量和對(duì)比度，因此，改善投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的雜散光來(lái)提升投影機(jī)影像質(zhì)量和對(duì)比度是必要的。一般地，使用數(shù)字微鏡器件(DMD, digital micromirror device)的投影機(jī),其工作原理是該數(shù)字微鏡器件內(nèi)具有多個(gè)微型反射鏡作為光開關(guān)，接收電子信號(hào)，通過(guò)改變微型反射鏡的傾斜角度實(shí)現(xiàn)對(duì)光的調(diào)制，配合光源和投影成像鏡頭，投影出圖像。當(dāng)微型反射鏡處于“開”(導(dǎo)通，on)狀態(tài)就轉(zhuǎn)動(dòng)到一角度，將光源所照射來(lái)的光線反射入鏡頭而在一屏幕成像；當(dāng)微型反射鏡處于“關(guān)”(不導(dǎo)通，off)狀態(tài)就轉(zhuǎn)動(dòng)到另一角度，將光源所照射來(lái)的光線反射到其他地方，此時(shí)屏幕相對(duì)于該微型反射鏡的位置就顯得相當(dāng)黑暗。請(qǐng)參閱圖1，為已知的數(shù)字微鏡器件(DMD)的投影機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造示意圖。其中光源10出射的光線經(jīng)過(guò)復(fù)眼透鏡20進(jìn)行勻光后，再經(jīng)過(guò)中繼透鏡組30，通過(guò)TIR棱鏡40的全反射面的反射投射到數(shù)字微鏡器件50，數(shù)字微鏡器件50將所接受到的光線加以調(diào)制之后，再將光線反射再透過(guò)TIR棱鏡40，投射到成像鏡頭70，通過(guò)成像鏡頭70成像到一屏幕上產(chǎn)生一有效影像區(qū)域80。然而由于復(fù)眼的影響、制作工藝和光斑的畸變等原因，投射到數(shù)字微鏡器件的投射區(qū)域必定會(huì)有部分的區(qū)域超出數(shù)字微鏡50，此即在數(shù)字微鏡器件周圍所形成的雜散光區(qū)60。雜散光區(qū)60的反光一同投射到屏幕上成為雜散影像區(qū)90，使得觀賞者看到有效影像區(qū)80以外的影像，對(duì)于觀賞者來(lái)說(shuō)是種干擾。為解決雜散光區(qū)60所造成的困擾，有很多種方式，結(jié)合圖2，其中一種是在數(shù)字微鏡器件50之前加一框行平面擋光元件61，阻擋雜散光進(jìn)入數(shù)字微鏡器件50的有效區(qū)域，擋光面為黑色平面，但還是有部分雜散光反射，反射的雜散光進(jìn)入成像鏡頭70，投影到有效投影區(qū)80周圍，這樣只是讓有效影像區(qū)80以外的影像稍微變暗而已，雜光影像亮度達(dá)不到可接受范圍。另一種是在數(shù)字微鏡器件之前加一框行平面擋光元件，通過(guò)增加擋光表面的粗糙度來(lái)減少雜散光的反光，但并不能完全消除反光，只是讓有效影像區(qū)80以外的影像變得較暗而已，雜光影像亮度仍然達(dá)不到可接受范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，通過(guò)在數(shù)字微鏡器件的光路上設(shè)置一擋光元件，用以阻擋雜散光被投射到屏幕成像，提高投影畫面的質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的光源照明子系統(tǒng)、TIR棱鏡、數(shù)字微鏡器件和光學(xué)成像子系統(tǒng)；所述TIR棱鏡設(shè)于所述數(shù)字微鏡器件、光學(xué)成像子系統(tǒng)之間，所述光源照明子系統(tǒng)包括依次設(shè)置的光源、復(fù)眼透鏡和中繼透鏡組；所述光學(xué)成像子系統(tǒng)包括依次設(shè)置的成像鏡頭和屏幕；所述中繼透鏡組設(shè)于所述復(fù)眼透鏡、TIR棱鏡之間，所述成像鏡頭設(shè)于所述TIR棱鏡、屏幕之間；所述光源用于發(fā)出光束；所述復(fù)眼透鏡接收所述光源發(fā)出的光束并將所述光束進(jìn)行勻光；所述中繼透鏡組用于將經(jīng)所述復(fù)眼透鏡勻光后的光束轉(zhuǎn)發(fā)至所述TIR棱鏡；所述TIR棱鏡將接收到的光束全反射后投身到所述數(shù)字微鏡器件；所述數(shù)字微鏡器件將接收到光束加以調(diào)制，并將光束反射并透過(guò)所述TRI棱鏡，投射至所述成像鏡頭；所述成像鏡頭將所述光束成像到所述屏幕；所述光學(xué)投影系統(tǒng)還包括用于阻擋雜散光入射到所述數(shù)字微鏡器件的擋光元件，所述擋光元件設(shè)于所述數(shù)字微鏡器件的入射光路上；所述擋光元件的擋光面為鋸齒形結(jié)構(gòu)。其中，所述擋光元件的形狀為中空框形。其中，所述擋光元件圍成的面積與所述數(shù)字微鏡器件的接光面的面積相等；所述接光面是指所述數(shù)字微鏡器件用于接收光線的表面。其中，所述擋光面的鋸齒形結(jié)構(gòu)由第一表面和第二表面組成，所述第一表面傾斜角度大于數(shù)字微鏡器件“OFF”狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)角度。其中，所述擋光元件的顏色為黑色或其表面被涂成黑色，以便吸收光線。其中，所述擋光元件的材料為吸光性材料。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中投影技術(shù)在數(shù)字微鏡器件之前加一框行平面擋光元件，通過(guò)增加擋光表面的粗糙度來(lái)減少雜散光的反光，但并不能完全消除反光，只是讓有效影像區(qū)以外的影像變得較暗而已，雜光影像亮度仍然達(dá)不到可接受范圍。本發(fā)明通過(guò)在數(shù)字微鏡器件的光路上設(shè)置一擋光元件，其擋光面為擋光面為鋸齒形的結(jié)構(gòu)，類比數(shù)字微鏡器件的“OFF”狀態(tài)，使反射的雜散光無(wú)法進(jìn)入成像系統(tǒng)，有效的排除了有效影像區(qū)以外的影像，從而改善雜散影像，提高投影畫面的質(zhì)量，排除了干擾，提升了影像的對(duì)比度。結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，節(jié)約成本。


圖I為一種現(xiàn)有數(shù)字微鏡器件的投影光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2為一種已知的投影光學(xué)系統(tǒng)擋光光路示意圖。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖4為本發(fā)明一實(shí)施例擋光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)平面光路示意圖。圖6為本發(fā)明一實(shí)施例擋光兀件的平面光路不意圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明I-光源 2-復(fù)眼透鏡 3-中繼透鏡組 4-TIR棱鏡 5_數(shù)字微鏡器件6-擋光元件 7-成像鏡頭 8-有效影像區(qū)域
A-第一表面 B-第二表面
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。本發(fā)明提供一種改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的光源照明子系統(tǒng)、TIR棱鏡4、數(shù)字微鏡器件5和光學(xué)成像子系統(tǒng)；所述TIR棱鏡設(shè)于所述數(shù)字微鏡器件、光學(xué)成像子系統(tǒng)之間；所述光源照明子系統(tǒng)包括依次設(shè)置的光源I、復(fù)眼透鏡2和中繼透鏡組3 ;所述光學(xué)成像子系統(tǒng)包括依次設(shè)置的成像鏡頭7和屏幕；所述中繼透鏡組3設(shè)于所述復(fù)眼透鏡2、TIR棱鏡4之間，所述成像鏡頭7設(shè)于所述TIR棱鏡4、屏幕之間；所述光源I發(fā)出光束至所述復(fù)眼透鏡2進(jìn)行勻光，經(jīng)所述復(fù)眼透鏡2勻光處理后的光束通過(guò)所述中繼透鏡組3 ;通過(guò)所述中繼透鏡組3的光束經(jīng)所述TIR棱鏡4全反射后投射到所述數(shù)字微鏡器件5 ;所述數(shù)字微鏡器件5將接收到光束加以調(diào)制，并將光束反射并 透過(guò)所述TRI棱鏡4，投射至所述成像鏡頭7 ;所述成像鏡頭7將所述光束成像到所述屏幕；所述光學(xué)投影系統(tǒng)還包括用于阻擋雜散光入射到所述數(shù)字微鏡器件5的擋光元件6，所述擋光元件6設(shè)于所述數(shù)字微鏡器件5的入射光路上；所述擋光元件6的擋光面為鋸齒形的結(jié)構(gòu)。所述擋光面是指阻擋光束進(jìn)入數(shù)字微鏡器件5的表面。請(qǐng)參閱圖3以及圖4，為本發(fā)明一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)示意圖，其中光源I出射的光線經(jīng)過(guò)復(fù)眼透鏡2進(jìn)行勻光后，再經(jīng)過(guò)中繼透鏡組3，通過(guò)TIR棱鏡4的全反射面的反射投射到數(shù)字微鏡器件5，數(shù)字微鏡器件5將所接收到的光線加以調(diào)制之后，再將光線反射再透過(guò)TIR棱鏡4，投射到成像鏡頭7，通過(guò)成像鏡頭7成像到一屏幕上產(chǎn)生一有效影像區(qū)域8。超出數(shù)字微鏡5區(qū)域的雜散光將被擋光元件6所遮擋，并通過(guò)鋸齒形的結(jié)構(gòu)使反射的雜散光無(wú)法進(jìn)入成像系統(tǒng)，從而改善投影雜散光影像，排除干擾。在這里，所述擋光面是指阻擋光束進(jìn)入數(shù)字微鏡器件5的表面，也就是圖3中擋光元件6面向TIR棱鏡4的那一面。配合圖5，為本發(fā)明一實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)平面光路示意圖，其中有效光的光路路線為光源I出射的光線經(jīng)過(guò)復(fù)眼透鏡2進(jìn)行勻光后，再經(jīng)過(guò)中繼透鏡組3，通過(guò)TIR棱鏡4的全反射面的反射投射到數(shù)字微鏡器件5，數(shù)字微鏡器件5將所接受到的光線加以調(diào)制之后，再將光線反射再透過(guò)TIR棱鏡4，投射到成像鏡頭7，通過(guò)成像鏡頭7成像到一屏幕上產(chǎn)生一有效影像區(qū)域8。而雜散光的光路路線為光源I出射的光線經(jīng)過(guò)復(fù)眼透鏡2進(jìn)行勻光后，再經(jīng)過(guò)中繼透鏡組3，通過(guò)TIR棱鏡4的全反射面的反射投射到擋光元件6，通過(guò)擋光面的鋸齒形結(jié)構(gòu)將入射的雜散光反射到其他地方，使之不能進(jìn)入成像鏡頭7參與成像，從而使有效影像區(qū)8以外沒有影像，排除干擾，提高對(duì)比度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述擋光元件6的形狀為中空框形。優(yōu)選的，所述擋光元件6圍成的面積與所述數(shù)字微鏡器件5的接光面的面積相等；所述接光面是指所述數(shù)字微鏡器件5用于接收光線的表面。這樣就能夠更有效地阻擋雜散光射入到數(shù)字微鏡器件5上。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，擋光元件6的顏色為黑色或其表面涂成黑色，以便吸收光線。在一實(shí)施例中，將擋光元件6表面涂成黑色的方式可以為擋光元件6表面經(jīng)過(guò)氧化發(fā)黑。優(yōu)選的，擋光元件6的材料為吸光性材料，這樣能更有利地將雜散光吸收。在其他的實(shí)施例中，也可以將擋光元件6表面涂上消光漆，用于吸收光線。參照?qǐng)D6，為本發(fā)明一實(shí)施例擋光元件的平面光路示意圖，值得注意的是擋光元件6的擋光面，擋光面的顏色為黑色或其表面涂成黑色，起到吸收光線的作用，但仍有一定的雜散光被反射，這果擋光面的鋸齒形結(jié)構(gòu)就將入射的雜散光反射到其他地方，使之不能進(jìn)入成像鏡頭7參與成像。如圖6所示，可以看到擋光面為鋸齒形表面，可分為第一表面A和第二表面B兩種形式表面的組合，可以了解到，第一表面A的傾斜角度大于數(shù)字微鏡器件5 “OFF”狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)角度，就相當(dāng)于數(shù)字微鏡器件5的“OFF”狀態(tài)，使入射的光線反射到其他地方，而無(wú)法進(jìn)入成像鏡頭7參與成像。參照?qǐng)D6，入射到第一表面A的光線有部分會(huì)反射到第二表面B上，第二表面B再次反射到第一表面A上，再經(jīng)過(guò)第一表面A的反射，投射到其他地方，而無(wú)法進(jìn)入成像鏡頭7參與成像。在具體的實(shí)施例中，第二表面B的傾斜角度應(yīng)保證雜散光經(jīng)過(guò)多次反射后，不能進(jìn)入成像鏡頭7參與成像。綜上，入射到擋光元件6的雜散光經(jīng)過(guò)擋光面的吸收和反射，投射到其他地方而沒有進(jìn)入成像鏡頭7參與成像，排除了有效影像區(qū)8以外的影像，提升了影像質(zhì)量和對(duì)比度。綜上所述，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中投影技術(shù)在數(shù)字微鏡器件之前加一框行平面擋光元件，通過(guò)增加擋光表面的粗糙度來(lái)減少雜散光的反光，但并不能完全消除反光，只是讓有效影像區(qū)以外的影像變得較暗而已，雜光影像亮度仍然達(dá)不到可接受范圍。本發(fā)明通過(guò)在數(shù)字微鏡器件的光路上設(shè)置一擋光元件，其擋光面為擋光面為鋸齒形的結(jié)構(gòu)，類比數(shù)字微鏡器件的“OFF”狀態(tài)，使反射的雜散光無(wú)法進(jìn)入成像系統(tǒng)，有效的排除了有效影像區(qū)以外的影像，從而改善雜散影像，提高投影畫面的質(zhì)量，排除了干擾，提升了影像的對(duì)比度。結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，節(jié)約成本。 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于，包括依次設(shè)置的光源照明子系統(tǒng)、TIR棱鏡、數(shù)字微鏡器件和光學(xué)成像子系統(tǒng)；所述TIR棱鏡設(shè)于所述數(shù)字微鏡器件、光學(xué)成像子系統(tǒng)之間，所述光源照明子系統(tǒng)包括依次設(shè)置的光源、復(fù)眼透鏡和中繼透鏡組；所述光學(xué)成像子系統(tǒng)包括依次設(shè)置的成像鏡頭和屏幕；所述中繼透鏡組設(shè)于所述復(fù)眼透鏡、TIR棱鏡之間，所述成像鏡頭設(shè)于所述TIR棱鏡、屏幕之間； 所述光源用于發(fā)出光束；所述復(fù)眼透鏡接收所述光源發(fā)出的光束并將所述光束進(jìn)行勻光；所述中繼透鏡組用于將經(jīng)所述復(fù)眼透鏡勻光后的光束轉(zhuǎn)發(fā)至所述TIR棱鏡；所述TIR棱鏡將接收到的光束全反射后投身到所述數(shù)字微鏡器件；所述數(shù)字微鏡器件將接收到光束加以調(diào)制，并將光束反射并透過(guò)所述TRI棱鏡，投射至所述成像鏡頭；所述成像鏡頭將所述光束成像到所述屏幕； 所述光學(xué)投影系統(tǒng)還包括用于阻擋雜散光入射到所述數(shù)字微鏡器件的擋光元件，所述擋光元件設(shè)于所述數(shù)字微鏡器件的入射光路上；所述擋光元件的擋光面為鋸齒形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于，所述擋光元件的形狀為中空框形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于，所述擋光元件圍成的面積與所述數(shù)字微鏡器件的接光面的面積相等；所述接光面是指所述數(shù)字微鏡器件用于接收光線的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于，所述擋光面的鋸齒形結(jié)構(gòu)由第一表面和第二表面組成，所述第一表面傾斜角度大于數(shù)字微鏡器件“OFF”狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于，所述擋光元件的顏色為黑色或其表面被涂成黑色，以便吸收光線。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于，所述擋光元件的材料為吸光性材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種改善投影畫面附近雜散光的光學(xué)投影系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的光源照明子系統(tǒng)、TIR棱鏡、數(shù)字微鏡器件和光學(xué)成像子系統(tǒng)；光學(xué)成像子系統(tǒng)包括依次設(shè)置的成像鏡頭和屏幕；光源用于發(fā)出光束；復(fù)眼透鏡接收光源發(fā)出的光束并將光束進(jìn)行勻光；中繼透鏡組用于將經(jīng)復(fù)眼透鏡勻光后的光束轉(zhuǎn)發(fā)至TIR棱鏡；TIR棱鏡將接收到的光束全反射后投身到數(shù)字微鏡器件；數(shù)字微鏡器件將接收到光束加以調(diào)制，并將光束反射并透過(guò)TRI棱鏡，投射至成像鏡頭；成像鏡頭將光束成像到屏幕；光學(xué)投影系統(tǒng)還包括用于阻擋雜散光入射到數(shù)字微鏡器件的擋光元件，擋光元件設(shè)于數(shù)字微鏡器件的入射光路上；擋光元件的擋光面為鋸齒形結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G02B26/08GK102621698SQ201210093268
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者張嶸 申請(qǐng)人:福建網(wǎng)訊科技有限公司