CN100371767C - 投影光学系统 - Google Patents

Abstract

一种投影光学系统包括：光源、光阀、成像透镜、遮蔽元件及投影镜头，其中该遮蔽元件具有孔径及遮蔽区，并设于成像透镜形成的成像面上；当光源提供的照明光束投射于光阀上，借助光阀将照明光束转化成图像光束，再入射于成像透镜而将图像成像于遮蔽元件上，利用遮蔽区将杂散图像遮蔽后，再经投影镜头将图像呈现于屏幕上，由于利用成像透镜将光阀图像移至光阀外的成像面上，再通过遮蔽元件遮蔽杂散图像，使得遮蔽元件不需贴近光阀设置，故可提高成像品质且降低成本。

Description

投影光学系统

技术领域

本发明涉及投影光学系统，尤其涉及一种可遮蔽投射于屏幕上杂光的投影光学系统。

背景技术

图1是表示公知斜射的数位光源处理(DLP，Digital Light Processing)投影显示系统采用的数位微形镜装置(Digital micro-mirror device，DMD)11A，在进行封装时，需设置一光学玻璃111A于DMD晶片112A上，并利用气相沉积(Vapor deposition)方法直接于光学玻璃111A上形成一遮蔽薄膜113A，再于遮蔽薄膜113A中心以化学蚀刻形成一孔径，后将光学玻璃111A的遮蔽薄膜113A贴近DMD晶片112A入射面设置，以借助遮蔽薄膜113A遮蔽DMD11A有效区域外金属导线等产生反射的杂光进入投影镜头(图未示)，而具有高成像品质；但由于光学玻璃111A需接近DMD晶片112A入射面设置，因此当光学玻璃111A上具有微小杂质时，易随图像投射于屏幕(图未示)上而影响画质，故一般需采用高洁净度的光学玻璃以改善杂质的影响，但此方式将会使DMD成本提高；此外，这项较不重要遮蔽封装工序的成效，直接影响昂贵的前DMD工序的优良率，而加重制造成本。

因此，为了降低DMD成本及提升优良率，目前的DMD11B(如图2所示)于封装时不利用光学玻璃来遮蔽DMD晶片外的区域，而直接将电子电路114B暴露出来；当其应用于背投影系统时是利用显示屏幕周围设置屏幕框架作为遮罩，而遮住随暴露的电子电路投射于屏幕的杂散图像，使其不影响图像品质；然而于前投影系统中因不具备屏幕框架，而利用框架遮蔽方式显然无法应用于前投影系统。

而公知的应用于斜射的前投影系统的方式，如图2所示，利用于照明单元12入射于DMD11B的光路径上设置一遮蔽元件13，借助遮蔽元件13以遮蔽杂散光后再入射于DMD11B，但在斜射的投影系统中，照明单元12提供的矩形光束(如图3A所示)将斜向入射于DMD11，致使照明光斑于DMD11B上产生形变光束(如图3B所示)，且为了降低光斑变形造成外围亮度损失，一般于DMD11B上的光斑将大于DMD晶片112B区域，致使部分光束会投射于DMD11B的电子电路114B区域，因此，将遮蔽元件13设于DMD11B入射光路径上，仅可遮蔽有效光束外的杂散光，却无法遮蔽斜射形变后或光斑增大造成的杂散光(即投射于电子电路区域并反射至投影镜头14的光束)；因此，公知利用遮蔽元件的方式由于受到斜射系统具有光斑形变的影响，而无法有效遮蔽杂散光。

发明内容

本发明的一个目的，是提供一种投影光学系统，利用成像透镜将光阀图像形成于光阀外的成像面，并设置一遮蔽元件于成像面上以遮蔽杂散光，而提高成像品质且降低成本。

本发明的另一个目的，是提供一种投影光学系统，利用将遮蔽元件设于光阀外的反射路径上，以有效阻绝斜射造成由电子电路反射的杂散光。

为达上述目的，本发明的投影光学系统包括一光源、一光阀、一成像透镜、一遮蔽元件及一投影镜头，其中该遮蔽元件具有孔径及遮蔽区并设于成像透镜形成的成像面上；当光源提供的照明光束投射于光阀上，借助光阀将照明光束转化成图像光束，再入射于成像透镜而将图像成像于遮蔽元件上，利用遮蔽区将杂散图像遮蔽后，再经投影镜头将图像呈现于屏幕上，由于在成像面上遮蔽杂散图像且遮蔽元件不需贴近光阀设置，故可提高成像品质且降低成本。

附图说明

图1，是公知的DMD结构图。

图2，是公知的斜射之前投影系统图。

图3A，是公知的照明单元的照明光束光斑图。

图3B，是公知的DMD上的光束光斑图。

图4，是本发明投影光学系统示意图。

图5，是本发明遮蔽元件的立体图。

附图标号说明：

投影光学系统20

光源21

照明光束211A

图像光束211B

光阀22

光阀晶片221

基座222

电子电路223

成像透镜23

成像面231

遮蔽元件24

孔径241

遮蔽区242

投影镜头25

色轮26

积分柱27

屏幕28

具体实施方式

有关本发明为达到上述目的，所采用的技术手段及其它效，现举一优选实施例，并结合附图说明如下：

如图4所示，本发明斜射的投影光学系统20包括一光源21、一光阀22、一成像透镜23、一遮蔽元件24及一投影镜头25；其中该光源21提供一照明光束211A，照明光束211A经色轮26及积分柱27作滤光及均匀化处理后，斜向投射于设于照明光束211A光路径上的光阀22；光阀22是将一光阀晶片221设于一基座222上而形成一有电子电路223裸露的光阀22，其中光阀22可为DMD或液晶面板，借助光阀22其将照明光束211A转化成一图像光束211B，再入射于设于图像光束211B光路径(即光阀22的反射光路)上的成像透镜23，而将光阀22图像成像于一预定成像面231上，使成像面231离开光阀22，以便容易设置遮蔽元件24于成像面231上，同时于该成像面231上进行遮蔽时，可避免影响光阀22，另外，该成像透镜23的曲率与设置位置，可根据光阀大小而定，一般使照明光束投射于光阀22上的形状与大小与投射于成像面231上者相同为最佳；如图5所示，遮蔽元件24具有一孔径(Aperture)241及一遮蔽区242，该遮蔽区242是设于孔径241外围，并以镀膜、粘贴或涂布方式设置适当宽度遮蔽层(如：黑色金属层、反射层)，使投射于遮蔽区242的杂散光束受到遮蔽层的阻绝，而不将图像呈现于屏幕28上，而投射于孔径241的光阀22有效区域光束可由孔径241通过，经投影镜头25而成像于一屏幕28上，因此，可达到遮蔽杂散光束，使成像品质提高；而当成像透镜23使照明光束投射于光阀22上的形状与大小与投射于成像面231上者相同，遮蔽元件24的孔径241可根据光阀22有效区域(即具有光阀晶片221区域)大小而设，以达到便于设置遮蔽元件24及决定遮蔽元件24尺寸。

由于本发明是借助成像透镜23先将光阀22图像移动至成像于一光阀22外的成像面231上，再利用设于成像面231的遮蔽元件24，将光阀22有效区域外(例如：曝露的电子电路223区域)的图像遮蔽后，再经由投影镜头25将遮除杂光后的图像呈现于屏幕28上，因此，本发明的投影光学系统可直接于成像透镜23的成像面231上遮蔽杂光，且成像透镜23与遮蔽元件设于光阀22的反射路径上，致使斜射形变后或光斑增大而投射于电子电路区域的光束，可由光阀反射后，经成像透镜23将图像移至光阀外再次成像后，再利用置于成像面的遮蔽元件24将杂散光遮蔽，因此，可有效达到遮蔽效果。

另由于本发明不直接于光阀22成像面上遮蔽杂光，而于借助成像透镜23将光阀图像形成于光阀外的成像面231上进行遮蔽杂光，因此遮蔽元件不接触光阀22，故不会影响光阀22成像品质且不需采用高洁净度的光学玻璃，所以，可降低系统成本。

以上所述，仅用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该等优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，于不脱离本发明的精神下，皆属本发明权利要求书范围。

Claims (7)

1.一种投影光学系统，包括：

一提供照明光束的光源；

至少一光阀，该光阀设于该照明光束的光路径上，用以将照明光束转化成一图像光束而投射出来；

一成像透镜，该成像透镜设于该图像光束的光路径上，用以将图像光束成像于成像面上；

一设于该成像面上的遮蔽元件；以及

一投影镜头，该投影镜头设于该遮蔽元件的后方，以将通过该孔径的图像成像于屏幕上。

2.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：该遮蔽元件具有一孔径及设于该孔径外围的遮蔽区。

3.如权利要求2所述的投影光学系统，其特征在于：该孔径是依赖光阀的有效区域而设。

4.如权利要求2所述的投影光学系统，其特征在于：该遮蔽区可用镀膜、涂布或粘贴方式形成遮蔽层。

5.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：该光阀周边具有裸露的电子电路。

6.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：该成像透镜形成的成像面离开该光阀。

7.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：该光学系统是一斜射的投影光学系统。

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