CN111913338B - 光学系统以及图像投影装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学系统和图像投影装置,其目的在于以紧凑结构减少无效光影响。图像投影装置(300)具备向彼此不同方向的第一方向或第二方向射出入射光(250)的光调制元件(103)、和使从光源(101)发射的光射往光调制元件(103)的中继光学系统(301),中继光学系统(301)包括从光路上游配置的第一蝇眼透镜(14A)、第二蝇眼透镜(14B)以及场镜(15),场镜(15)的上游具有遮蔽部(50),用于遮挡光入射场镜(15)有效直径范围,第一蝇眼透镜(14A)和第二蝇眼透镜(14B)的有效直径的中心(14M)在垂直于光轴的方向上从场镜(15)的有效直径的中心(15M)向与遮蔽部(50)相反方向偏离。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统和图像投影装置。
背景技术
专利文献1(特开2003-315733号公报)公开了一种设有略呈D字形孔6A(去除干涉区域后变成D字形形状)的图像显示装置,D字形孔6A用来去除DMD(反射型调制元件)8中入射光与ON方向反射光重叠的角度区域的光的。
专利文献2(特开2017-129847号公报)公开了一种具有波长选取过滤器(遮光光圈)80的投射型影像显示装置,所述波长选取过滤器80反射从用来照射光调制元件的光源入射的光之中,受到基体反射而成为入射投影光学系统的入射口的平面反射光的波长成分。
发明内容
对此,本发明提供光学系统以及图像投影装置。其目的是以紧凑的结构减少无效光的影响。
为了达到上述目的,本发明涉及的光学系统及图像投影装置具备用于使得入射光朝彼此不同方向的第一方向或第二方向射出的光调制元件、以及使得从光源发射的光射往所述光调制元件的中继光学系统,所述中继光学系统包括从光路上游配置的透镜阵列和透镜,在所述透镜的光路上游具备遮蔽部,该遮蔽部用于遮蔽入射所述透镜的有效直径范围的光,在垂直于所述光轴的方向上,所述透镜阵列的有效直径的中心位置从所述透镜的有效直径的中心位置向与所述遮蔽部相反方向偏离。
本发明的效果在于,提供可以以紧凑的结构减少无效光的影响的光学系统以及图像投影装置
附图说明
图1是本发明一种实施方式的图像投影装置300的剖面图。
图2是图1所示的中继光学系统301的一部分详细构成的示意图。
符号说明
14A第一蝇眼透镜(镜头阵列),14B第二蝇眼透镜(镜头阵列),15场镜,50遮蔽部,101光源,102A光学元件,102B光学元件,103光调制元件,104投影光学系统,200第一射出光,250入射光(照射光),300图像投影装置(光学系统),301中继光学系统
具体实施方式
图1是本发明的一种实施方式的图像投影装置300的剖面图。
图像投影装置300是前方投射方式投影仪,在屏幕上投影图像。在此,设定图像投影装置被配备在汽车上,但本发明并不受此限制,可用于各种用途,也可用于摩托车和飞机等装备。
图1所示的图像投影装置300(光学系)具备光源101、中继光学系统301、场镜17和光学元件102A及102B、光调制元件103以及投影光学系统104。
光源101包括与红(R)、蓝(B)、绿(G)三种颜色一一对应的三个色光源11R、11B、11G、以及分色镜12、13,分色镜反射的光的波长和透射的光的波长为预定的波长。
中继光学系统301包括从光路的上游依次间隔配置的第一蝇眼透镜14A、第二蝇眼透镜14B、场镜15、反射镜16,从光源101照射的照射光250通过场镜17被引导到光学元件102A和102B。
光学元件102A和102B优选分别由具有两个面以上的棱镜构成,在本实施方式中由全反射三角棱镜单元(所谓的TIR棱镜单元)构成。
光调制元件103根据图像数据调制入射光250。光调制元件103由具有多个微镜组成的略呈矩形的镜面的DMD(数字微镜器件)构成,通过基于输入的图像数据对各微镜进行时分驱动,对光进行加工反射到基于图像数据的图像。
在上述构成中,光学元件102A和102B使受到中继光学系统301导光的照射光250作为入射光250,入射光调制元件103。
光调制元件103通过对各微镜进行时分驱动,在朝第一方向反射入射光250而射出第一射出光200、和朝第二方向反射入射光250而射出第二射出光之间切换。
光学元件102B反射从光调制元件103向第一方向射出的第一出射光200,透射从光调制元件103向第二方向射出的第二出射光。
受到光学元件102B反射的第一出射光200作为基于图像数据形成图像的ON光,投射到投影光学系统104,朝第二方向射出的第二射出光被作为不形成图像的OFF光处理,例如进入机构性褶皱或光吸收带,以防止再次受到反射。
投影光学系统104将第一射出光200投射到屏幕上形成图像(基于输入图像数据的图像)。屏幕由多层阵列(MLA)等组成。
在本实施方式中,除上述的构成之外,还具备在光路上位于场镜15上游的遮蔽部50,该遮蔽部50用于遮挡入射所述透镜的有效直径范围的光,由此可以减少光调制元件103的表面反射光所引起的无效光。光调制元件103的表面反射光所引起的无效光是指,如特开2017-129847号公报中图3和图5所示的无效光。
在本实施方式中,第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B的有效直径的中心位置14M在垂直于光轴的方向上,从场镜15的有效直径的中心位置15M向与遮蔽部50相反方向偏离。由此,可以将第一蝇眼透镜14A、第二蝇眼透镜14B构成为在垂直于光轴方向上的遮蔽部50一方的部分不被用作为有效直径范围。
第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B被配置在垂直于光轴的方向上除了光受到遮蔽部50遮挡的遮蔽区域55以外的区域内。因此可以让中继光学系统301的结构变得紧凑。
图2是图1所示的中继光学系统301的一部分的详细构成的示意图。
图2中(a)所示的中继光学系统301在与光轴垂直的方向上设有施力部件51和接触面52A,所述施力部件51在第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B的一端施加作用力,第一蝇眼透镜14B和第二蝇眼透镜14B的另一端抵触在所述接触面52A上。
这样,可以在垂直于光轴的方向上对第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B进行定位。
施力部件51被配置在垂直于光轴方向上的遮蔽部50一方,在图中A方向上对第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B施加作用力。而且,设有接触面52A的接触部件52被配置在垂直于光轴方向上与遮蔽部50相反一方。
由此,可以在垂直于光轴的方向上,重叠配置遮蔽部件50和施力部件51,使中继光学系统301的结构变为紧凑。
图2的(b)所示的中继光学系统301是(a)所示的中继光学系统301的变形例,施力部件51被配置在垂直于光轴方向上与遮蔽部50相反的一方,在图中B方向上对第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B施加作用力。遮蔽部50上形成的接触面50A被配置在垂直于光轴方向上的遮蔽部50一方。
由此,在垂直于光轴的方向上,遮蔽部50和施力部件51不重叠配置,因此确保光受到遮蔽部50遮蔽。
如上所述,本发明的一实施方式所涉及的图像投影装置300(光学系统)具备,用于向彼此不同方向的第一方向或第二方向射出入射光250的光调制元件103、以及用于使从光源101发射的光射往光调制元件103的中继光学系统301,中继光学系统301包括从光路上游配置的第一蝇眼透镜(透镜阵列)14A、第二蝇眼透镜(透镜阵列)14B以及场镜15,在光路上场镜15的上游,具备遮蔽部50,该遮蔽部50用于遮挡入射场镜15有效直径范围的光,第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B的有效直径的中心位置14M在垂直于光轴的方向上,从场镜15的有效直径的中心位置15M向与遮蔽部50相反方向偏离。
由此,本实施方式可以减少光调制元件103表面的反射光所引起的无效光,同时,可以将第一个蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B构成为在垂直于光轴的方向上的遮蔽部50一方的部分不被用作为有效直径范围。
然后,将第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B配置在垂直于光轴方向上除了光受到遮蔽部50遮挡的遮蔽区域55以外的区域中,可以形成结构紧凑的光学系统。
中继光学系统301在垂直于光轴的方向上设置施力部件51和接触面50A,所述施力部件51用于对第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B的一端施加作用力,第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B的另一端抵触在接触面50A,52A上,从而可以在垂直于光轴的方向上对第一蝇眼透镜14A和第二蝇眼透镜14B进行定位。
将施力部件51配置在垂直于光轴方向上的遮蔽部50一方,并将接触面52A配置在垂直于光轴方向上与遮蔽部50相反一方,可以在垂直于光轴的方向上重叠配置遮蔽部50和施力部件51,从而使光学系统结构变得紧凑。
或者,将施力部件51配置在垂直于光轴方向上与遮蔽部50相反一方,并将接触面50A配置在垂直于光轴方向上的遮蔽部50一方,在垂直于光轴的方向上遮蔽部50和施力部件51不重叠配置,从而可以确保光受到遮蔽部50遮挡。
Claims (8)
1.一种光学系统,其中具备由多个微镜组成的DMD构成的光调制元件、以及使得从光源发射的光射往所述光调制元件的中继光学系统,所述光调制元件通过对各所述微镜进行时分驱动,使得入射光朝彼此不同方向的第一方向或第二方向射出,所述中继光学系统包括从光路上游配置的透镜阵列和透镜,在所述透镜的光路上游具备遮蔽部,该遮蔽部用于遮蔽入射所述透镜的有效直径范围的光由此减少所述光调制元件的表面反射光所引起的无效光,在垂直于光轴的方向上,所述透镜阵列的有效直径的中心位置从所述透镜的有效直径的中心位置向与所述遮蔽部相反方向偏离,所述透镜阵列包括在光路上分开配置的第一蝇眼透镜和第二蝇眼透镜,所述遮蔽部配置在与所述第一蝇眼透镜和所述第二蝇眼透镜在垂直于所述光轴的方向上重叠的位置上。
2.根据权利要求1所述的光学系统,其中,所述透镜阵列被配置在垂直于所述光轴的方向上除了受到所述遮蔽部遮蔽的遮蔽区域以外的区域中。
3.根据权利要求1或2所述的光学系统,其中具备施力部件和接触面,所述施力部件用于在垂直于所述光轴的方向上对所述透镜阵列的一端施加作用力,所述透镜阵列的另一端抵触在所述接触面上。
4.根据权利要求3所述的光学系统,其中,所述施力部件被配置在垂直于所述光轴的方向上的所述遮蔽部一方,所述接触面被配置在垂直于所述光轴的方向上与所述遮蔽部相反一方。
5.根据权利要求3所述的光学系统,其中,所述施力部件被配置在垂直于所述光轴的方向上与所述遮蔽部相反一方,所述接触面被配置在垂直于所述光轴的方向上的所述遮蔽部一方。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的光学系统,其中具备光学元件,该光学元件用于透射从所述光调制元件向所述第一方向射出的第一射出光和从所述光调制元件向所述第二方向射出的第二射出光的两者之中的一方,并且反射所述两者之中的另一方。
7.根据权利要求6所述的光学系统,其中具备投影光学系统,用于将通过所述光学元件的所述第一射出光入射,并投射到投射对象上。
8.一种图像投影装置,其中具备权利要求1至7中任意一项所述的光学系统。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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