CN102183835A - 椭圆光栏投影镜头 - Google Patents

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李智超
王海湘
马永珍
刘维娜
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Abstract

本发明公开了一种椭圆光栏投影镜头，具有椭圆光栏和DMD器件，其中：所述DMD器件为菱形像素，在垂直于DMD器件像素铰链方向是椭圆光栏的短轴，椭圆光栏短轴长度尺寸等于投影镜头数值孔径为F/2.4时投影镜头的光栏孔径数值，在平行于DMD器件像素铰链方向是椭圆光栏的长轴，椭圆光栏长轴长度尺寸等于投影镜头数值孔径为F/2.4～F/1.5时投影镜头的光栏孔径数值，所述投影镜头的椭圆光栏的长轴与DMD器件像素铰链方向平行。与现有技术相比，既可以提高数字投影机系统能量利用率，又不降低数字投影机系统对比度。

Description

椭圆光栏投影镜头
技术领域
本发明涉及光电显示技术领域的数字投影系统，是一种适应于数字投影机上使用的可以提高投影机系统能量利用率的椭圆光栏投影镜头。
背景技术
现有使用的数字投影镜头光栏，其形状大多为圆形或者D字形。在圆形光栏投影镜头设计时，为了得到更大的能量利用以及最好的图像对比度，投影镜头的数值孔径与照明系统的数值孔径需要一个合理的匹配。如果投影镜头的数值孔径足够大，投影镜头的通光光栏也就会变大，这样系统的能量利用率会提高，但是DMD器件散射光也会大大增加，系统的对比度就会下降，达不到良好的使用效果。如果投影镜头的数值孔径小于照明系统的数值孔径，DMD器件散射光就会减少，系统的对比度会提高，但是，这么做会减小系统的能量利用率。在D字形光栏投影镜头设计时，投影镜头的数值孔径和照明系统一致，DMD器件散射光会减小，系统的对比度增加，但能量利用率没有提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种椭圆光栏投影镜头，提高数字投影机系统能量利用率而不降低投影机系统对比度。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案：该椭圆光栏投影镜头具有椭圆光栏和DMD器件，其中：所述DMD器件为菱形像素，在垂直于DMD器件像素铰链方向是椭圆光栏的短轴，椭圆光栏短轴长度尺寸等于投影镜头数值孔径为F/2.4时投影镜头的光栏孔径数值，在平行于DMD器件像素铰链方向是椭圆光栏的长轴，椭圆光栏长轴长度尺寸等于投影镜头数值孔径为F/2.4～F/1.5时投影镜头的光栏孔径数值，所述投影镜头的椭圆光栏的长轴与DMD器件像素铰链方向平行。
采用上述技术方案的有益效果：该椭圆光栏投影镜头在DMD器件工作时，菱形像素的DMD器件每个像素沿铰链方向不停的在“12°”、“0°”、“-12°”翻转（对应于12°DMD器件），把入射到垂直于DMD器件像素铰链方向的入射光反射进入投影镜头内，这部分光线相当于投影镜头数值孔径为F/2.4的光线，这部分光线与照明光路的光瞳相匹配，从而使这部分光线得到充分利用。额外的，在平行于DMD器件像素铰链方向的光线经过DMD器件像素反射后进入投影镜头，这部分光线相当于投影镜头数值孔径为F/1.5的光线，这额外进入镜头的光线增加了系统的能量利用率，同时在垂直于DMD器件像素铰链方向受到投影镜头数值孔径为F/2.4的光栏遮挡，因此，这部分杂光被拦掉，从而不降低系统的对比度。所以，采用上述方案设计成的椭圆光栏投影镜头，既可以提高数字投影机系统能量利用率，又不降低数字投影机系统对比度。
附图说明
为满足上述效果要求，下面通过实施例对椭圆光栏投影镜头的结构参数作进一步的描述。
图1是本发明的椭圆光栏形状图。
图2为DMD器件的菱形像素形状图。
图3为椭圆光栏投影镜头与DMD器件装配位置示意图。
图4为数值孔径为F/2.4的投影镜头在常规圆形光栏时通过的光线面积（圆形区域）。
图5为长轴数值孔径为F/1.8、短轴数值孔径为F/2.4的投影镜头的椭圆形光栏通过光线面积（椭圆形区域），圆形区域为数值孔径为F/2.4的投影镜头在常规圆形光栏时通过的光线面积。
具体实施方式
如图1、2、3所示的椭圆光栏投影镜头具有椭圆光栏1和DMD器件4，DMD器件4为菱形像素的DMD器件，椭圆光栏1有垂直于DMD器件像素6铰链方向的椭圆光栏短轴3，以及平行于DMD器件像素铰链方向5的椭圆光栏长轴2组成。椭圆光栏短轴长度尺寸等于投影镜头7数值孔径为F/2.4时投影镜头的光栏孔径数值，椭圆光栏长轴长度尺寸等于投影镜头7数值孔径为F/2.4～F/1.5时投影镜头的光栏孔径数值。并且长轴数值孔径的尺寸大小可以根据投影镜头的设计要求来考虑：比如，受投影镜头外径尺寸、性能、结构及成本要求，数值孔径可以从F/2.4到F/1.5之间合理选择。
举例来说，在设计DMD器件为0.45"，分辨率为1280 X800像素，投射比为1.35：1，垂直偏置为100%的椭圆光栏投影镜头时，在投影镜头椭圆短轴方向上的数值孔径为F/2.4,则其短轴长度为8.6mm,受外形结构尺寸、像差及成本限制，投影镜头的长轴数值孔径取F/1.8,则其长轴长度为11.7mm。由于该规格DMD器件像素铰链方向5是上下方向，因此，椭圆光栏装配时长轴沿上下方向设置。如图4所示数值孔径为F/2.4的投影镜头在常规圆形光栏时通过的光线面积，为圆形区域，如图5所示长轴数值孔径为F/1.8、短轴数值孔径为F/2.4的投影镜头的椭圆形光栏通过光线面积，为椭圆形区域，圆形区域为数值孔径为F/2.4的投影镜头在常规圆形光栏时通过的光线面积，额外进入镜头的光线增加了系统的能量利用率，同时在垂直于DMD器件像素铰链方向受到投影镜头数值孔径为F/2.4的光栏遮挡，因此，这部分杂光被拦掉，从而不降低系统的对比度。

Claims (1)

1.一种椭圆光栏投影镜头，具有椭圆光栏和DMD器件，其特征在于：所述DMD器件为菱形像素，在垂直于DMD器件像素铰链方向是椭圆光栏的短轴，椭圆光栏短轴长度尺寸等于投影镜头数值孔径为F/2.4时投影镜头的光栏孔径数值，在平行于DMD器件像素铰链方向是椭圆光栏的长轴，椭圆光栏长轴长度尺寸等于投影镜头数值孔径为F/2.4～F/1.5时投影镜头的光栏孔径数值，所述投影镜头的椭圆光栏的长轴与DMD器件像素铰链方向平行。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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