CN1492256A - 具有楔形棱镜的投影光学系统 - Google Patents

Abstract

一种具有楔形棱镜的投影光学系统，包括提供光束的光源、位于光源前且包括一表面的光阀及设于光束由光源至光阀光路径上的楔形棱镜；利用楔形棱镜截面厚度不同以修正光束的光程及聚焦位置，以改善由于照明系统以不等长光程照射在光阀上所产生的问题，使光束聚焦于光阀表面，而达到修正位于光阀上的光斑形状、提高光阀的均匀度、集光效率及亮度的效益。

Description

具有楔形棱镜的投影光学系统

技术领域

本发明是有关投影光学系统，尤其是涉及一种利用增设楔形棱镜以提高集光效率的投影光学系统。

背景技术

如图1所示，公知非远心(non-telecentric)的投影光学系统，其中光源组1、色轮(Color Wheel)3、积分柱(Integration Rod)4及中继透镜(Relay Lens)5同轴，而光阀6及投影镜头7与上述元件不同轴，当光源组1产生一光束，经色轮3、积分柱4及中继透镜5后，入射于一反射镜8，反射镜8反射光束以斜向入射于光阀6，经光阀6处理后的影像经由投影镜头7最后成像于投影萤幕9。

由于反射光束斜射于光阀6，造成自反射镜8投射于光阀6的反射光束路径于光阀6上各点为不等长，如图2所示，使反射光束应在等长光路径会聚的焦点Fa、Fb及Fc，仅有中心焦点Fb能聚焦于正确的位置，而另两个对角焦点Fa、Fc则无法准确聚焦，产生失焦(defocus)现象，使光束无法集中于光阀6上，导致该光束照射于光阀6同平面的面积增加，如图3所示，于光阀6表面形成亮度降低且亮度不均匀的模糊变形光斑(如A、B所示)，因此影响光阀6的集光效率。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种具有楔形棱镜的投影光学系统，以提高光阀的均匀度、集光效率及亮度。

本发明的另一目的，在于提供一种具有楔形棱镜的投影光学系统，可改善光束以不等长光程入射于光阀时造成的失焦现象。

本发明的又一目的，在于提供一种具有楔形棱镜的投影光学系统，利用增设楔形棱镜子光路径上，以修正光束的聚焦位置及修正光阀表面的光斑变形。

为达上述目的，本发明具有楔形棱镜的投影光学系统包括提供光束的光源、位于光源前并包括一表面的光阀及设于光束由光源至光阀光路径上的楔形棱镜，由光源产生的光束经楔形棱镜后，入射于光阀的表面，使光束经楔形棱镜后改变聚焦位置，而使光阀上各点的聚焦改善，之后平移光阀使聚焦于其表面，而使光束集中于光阀，达到提高光阀的均匀度、照明效率及亮度的效益。

附图说明

图1是公知非远心投影光学系统光束路径图。

图2是公知光束斜射光阀产生失焦现象的示意图。

图3是公知光学系统中光阀表面的光斑亮度分布图。

图4是本发明第一实施例的投影光学系统光束路径示意图。

图5是本发明第一实施例校正焦点的光束路径示意图。

图6是本发明第二实施例校正焦点的光束路径示意图。

图号简要说明

光源10

光束101、102、103、104

色轮12

积分柱13

中继透镜14

楔形棱镜15

表面151、152

光阀17、17A

表面171

投影镜头18

投影萤幕19

焦点Fg、Fh、Fi、Fg′、Fh′、Fi′

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余功效，兹举二较佳实施例，并结合附图说明如下：

第一实施例：

参阅图4，本发明具有楔形棱镜15的投影光学系统，包括一光源10、依序设于光源10前方的一色轮12、一积分柱13、一中继透镜14、一楔形棱镜15、一反射镜16，及不与上述元件为于同轴且具有一表面171的光阀17、投影镜头18及投影萤幕19。

其中，由光源10产生的光束101经色轮12、积分柱13及中继透镜14进行滤光、均匀光束及聚光工作后，由中继透镜14射出的光束102，投射至楔形棱镜15，楔形棱镜15包括相对的二表面151及152，光束102由楔形棱镜15表面151入射后产生折射，经表面152射出后入射于相邻的反射镜16，反射光束103再经楔形棱镜15折射后由表面151射出，斜向入射于光阀17作处理后导入投影镜头18，最后投影于投影萤幕19。

如图5所示，将公知光学系统仅以反射镜16反射的光束路径以虚线表示，可知光束102由中继透镜14直接入射反射镜16，反射光束104聚焦于焦点Fg、Fh、Fi，且焦点Fg及Fi不位于光阀17，而本发明以实线表示以楔形棱镜15调整的光束路径，当光束102由中继透镜14通过楔形棱镜15入射反射镜16，反射光束103再通过楔形棱镜15后入射于光阀17，借助调整楔形棱镜15的厚度，使反射光束103重新聚焦于焦点Fg′、Fh′、Fi′，且焦点Fg′、Fh′、Fi′连线平行于光阀17，再藉由平移光阀17位置至焦点Fg′、Fh′、Fi′所在平面，即光阀17A位置，使光束确实聚焦于光阀17A上，而于光阀17A表面形成均匀光斑而修正公知的模糊变形光斑形状，同时降低失焦造成外缘的光度损失而使光阀17的总照度高于公知系统，以提高照明亮度及效率。

利用增设楔形棱镜15，使光束通过不同厚度的楔形棱镜15时，利用楔形棱镜15的折射率及厚度的不同来补偿光程及修正聚焦位置，再搭配平移光阀17位置使光束得以确实聚焦于光阀17上，而解决失焦问题，同时提高光阀17的均匀度、集光效率及亮度。

第二实施例：

如图6所示，本实施例与上述第一实施例的光学系统基本架构相同，并将相同或相当的元件以同一图号标示，而本实施例与第一实施例的不同在于：结合第一实施例的楔形棱镜15表面152相邻的反射镜16，并使表面152形成一反射面，例如镀膜、全反射面等，利用楔形棱镜15厚度变化修正焦点位置，使由中继透镜14射出的光束路径，得以反射后确实聚焦于光阀17，以改善失焦造成光阀17外缘的光度损失。

而本发明并不限于利用楔形棱镜解决光束以不等长路径入射光阀造成的失焦现象，而对于任何光学元件只要光束是以不等长路径入射该光学元件，均可于光束入射光学元件的光路上设置一楔形棱镜以修正聚焦位置于光学元件上，而达到提高照明光斑的均匀度、照明效率及亮度。

以上所述，仅用以方便说明本发明的较佳实施例，本发明的范围不限于该等较佳实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，皆属本发明权利要求书的范围。

Claims (6)

1.一种具有楔形棱镜的投影光学系统，包括：

至少一光源，该光源提供至少一光束；

一光阀，该光阀位于光源前并包括一表面，且该光束入射于该表面；以及

至少一楔形棱镜，该楔形棱镜设于光束由光源至光阀的光路径上，使该光束聚焦于该光阀表面上。

2.如权利要求1所述的具有楔形棱镜的投影光学系统，其特征在于：该光束斜向入射于该光阀表面。

3.如权利要求1所述的具有楔形棱镜的投影光学系统，其特征在于：该楔形棱镜设于该光阀的入射光路上。

4.如权利要求1所述的具有楔形棱镜的投影光学系统，其特征在于：该楔形棱镜的截面厚度是根据光阀光程长短而定。

5.如权利要求1所述的具有楔形棱镜的投影光学系统，其特征在于：该楔形棱镜前方可设一反射镜，以将光束反射至该光阀。

6.如权利要求1所述的具有楔形棱镜的投影光学系统，其特征在于：该楔形棱镜可设一反射面，以将光束反射至该光阀。

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