成像光路系统技术方案

本发明专利技术公开了一种成像光路系统，属于投影显示领域。成像光路系统，包括光源，照明光路和光阀，其中，所述照明光路为两段式子系统，包括前段子系统和后段子系统，前段子系统用于接收所述光源提供的照明光束以第一平行光出射，并将所述第一平行光束会聚到后段子系统的物方焦平面上，后段子系统用于会聚后的光束转化为第二平行光束，并将所述第二平行光束按照预设角度入射至光阀入光表面。本发明专利技术提供的成像光路系统可以提高系统的容差性和可调试性，更有利于实现成像质量的调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及投影显示领域，特别涉及一种成像光路系统。
技术介绍
DLP(英文：Digital Light Processing；简称：DLP,数字光学处理)投影机是一种高精度投影机，包括：光源、成像光路系统、数字微镜装置(英文：Digital Micromirror Device；简称：DMD)和镜头等。其中，DMD是DLP投影机的核心元器件，包括控制部件、矩形基片和在该基片上阵列排布的多个光阀(也称微镜片)，该控制部件可以根据投影图像信号内容控制多个光阀发生正负方向的偏转。如图1所示，目前的DLP投影机中，光源10提供的时序性的三基色光经由照明光路系统(图1中未画出)照射在DMD20的基片201上阵列的微镜片上，其中，照射在正方向旋转的光阀202上的光束会被反射到镜头30上，照射在负方向旋转的光阀203上的光束会被发射到光吸收单元40上，由光吸收单元40吸收，不会投射入镜头中，从而形成整个投影图像色彩明暗不同的显示效果。在上述投射过程中，如果投影镜头接收的光束均匀性差，比如亮度度或色度均匀性差，对比度低，或者因为镜片加工原因，光束未能经过镜片的最佳区域处理而出射或者镜片对光束处理固有缺陷，均会造成分视场区域成像模糊，或者失真，最终这些存在缺陷的成像光束会入射如投影镜头中，而上述情况是在光学系统设计中不可避免会遇到的，而遇到这些情况时，即使投影镜头具有较强的像差校正能力和较高的解析度，也难以形成高质量的投影图像。成像光路系统的设计关系到投影图像的成像质量，基于上述原因，成像光路系统的镜片之间通常配合关系紧密，设计精度要求高，一旦设计完成后很难调试，当遇到多个视场成像质量不均衡时，无法进行调整，造成整体成像质量不高。需要提供一种成像光路系统，克服上述技术缺陷。
技术实现思路
为了解决现有技术的成像光路系统成像质量无法调整的技术问题，本专利技术实施例提供了一种成像光路系统，提高了容差性和可调试性，便于对成像质量进行调整，从而提高整体成像质量。为实现上述技术目的，采用技术方案如下：一方面，提供了一种成像光路系统，所述成像光路系统包括：光源，用于提供照明光束；照明光路，用于将光源提供的照明光束按照预设角度入射至光阀入光表面，光阀，用于接收照明光路发出的预设角度光束，并根据图像显示控制信号反射光束进入投影镜头成像；其中，照明光路包括前段子系统和后段子系统，前段子系统包括m片镜片，后段子系统包括n片镜片，其中0<m≤2，0<n≤2，前段子系统用于接收光源提供的照明光束以第一平行光出射，并将第一平行光束会聚到后段子系统的物方焦平面上，后段子系统用于会聚后的光束转化为第二平行光束，并将第二平行光束按照预设角度入射至光阀入光表面；进一步地，还包括：匀化装置，匀化装置位于光源与前段子系统之间，用于将光源发出的照明光束匀化后入射至前段子系统；匀化装置的长度方向平行于光阀矩形表面的长度方向；进一步地，m＝2，前段子系统包括2片镜片，2片镜片均为球面镜；进一步地，n＝2，后段子系统包括2片镜片，2片镜片均为非球面镜或者2片镜片均为球面镜，或者，n＝1，后段子系统包括1片镜片，1片镜片为非球面镜；进一步地，后段子系统还包括：全内反射TIR棱镜，n片镜片用于将前段子系统发出的光束进行会聚处理得到第二平行光束，并将第二平行光束入射至TIR棱镜上，由TIR棱镜将第二平行光束入射至光阀入光表面；进一步地，TIR棱镜由两个三角棱镜组成，TIR棱镜还用于在将第二平行光束入射至光阀入光表面后，接收光阀入光表面反射的第三平行光束，并将第三平行光束反射至投影镜头；进一步地，还包括空间反射镜，空间反射镜位于前段子系统和后段子系统之间，用于转折前段子系统和后段子系统之间的光路；进一步地，在预设坐标系中，以光线在前段子系统中传输的方向为Z轴，位于垂直Z轴的平面内，且分别垂直的两个轴为X轴和Y轴；空间反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜与X轴的夹角为45度，第二反射镜与Y轴的夹角为25～60度；或者，空间反射镜包括第三反射镜，第三反射镜与X轴夹角45度；进一步地，TIR棱镜上除与n片镜片相邻面、与光阀入光表面相邻面和与投影镜头相邻之外的3个外表面上均涂覆有消光漆；和/或，TIR棱镜用于出射第三平行光束的出光面上设置有挡光片，挡光片上设置有通孔，通孔与第三平行光束形成的光斑面积相等；进一步地，预设角度为：第二平行光束的主光轴相对于光阀入光表面的入射角度，入射角度范围为34度。进一步地，光源包括至少一种颜色的激光光源。本专利技术实施例提供的技术方案至少具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的成像光路系统，光源发出照明光束，光阀接收照明光路的光束并投射入投影镜头进行成像，其中通过将照明光路分为两段式系统架构，前段子系统和后段子系统之间传输的是平行光束，将前后系统隔离开，分别调整而两个子系统相互之间受到的影响较小，能够提高该成像光路系统容差性，可调试性，更有利于实现成像质量的调整。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是一种传统的DLP投影机的结构示意图。图2是本专利技术一示意性实施例提供的一种成像光路系统的结构示意图。图3是本专利技术一示意性实施例提供的一种匀化装置上的物点成像的光路示意图。图4是本专利技术一示意性实施例提供的另一种成像光路系统的结构示意图。图5是本专利技术一示意性实施例提供的一种TIR棱镜的结构示意图。图6是本专利技术一示意性实施例提供的又一种成像光路系统的结构示意图。图7是本专利技术一示意性实施例提供的一种TIR棱镜上涂有消光漆的结构示意图。图8是本专利技术一示意性实施例提供的系统优化更改前的软件模拟的光斑照度图。图9是本专利技术一示意性实施例提供的系统优化更改后的软件模拟的光斑照度图。图10是本专利技术一示意性实施例提供的系统优化更改后的成像光路系统的均匀性示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作在一具体实施中详细描述。本专利技术实施例提供一种成像光路系统，如图2所示，该成像光路系统可以为远心光学系统。成像光路系统包括：光源10，用于提供照明光束；具体地，光源10可以包括至少一种颜色的激光光源，比如蓝色激光器光源和荧光光源或LED光源，或者蓝色激光器光源、红色激光器光源和荧光光源或LED光源，或者三色激光光源，在本实施中，光源10提供时序性的三基色光照明光束。照明光路20，用于将光源10提供的照明光束按照预设角度入射至光阀30入光表面，光阀30，用于接收照明光路20发出的预设角度光束，并根据图像显示控制信号反射其表面接收的光束进入投影镜头(图中未示出)成像；在本实施中，光阀30为DMD芯片。DMD芯片为光调制元件，其表面由成千上万的微小反射镜组成，从而接收无数条光线，并将光线反射投射入投影镜头中。其中，照明光路20包括前段子系统21和后段子系统22，前段子系统21包括m片镜片，其中0<m≤2，例如，如图2或图3所示，前段子系统可以包括2片镜片，该2片镜片均为球面镜。以及，后段子系统22包括n片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像光路系统，其特征在于，所述成像光路系统包括：光源，用于提供照明光束；照明光路，用于将所述光源提供的照明光束按照预设角度入射至光阀入光表面，光阀，用于接收所述照明光路发出的预设角度光束，并根据图像显示控制信号反射所述光束进入投影镜头成像；其中，所述照明光路包括前段子系统和后段子系统，所述前段子系统包括m片镜片，所述后段子系统包括n片镜片，其中 ，，所述前段子系统用于接收所述光源提供的照明光束以第一平行光出射，并将所述第一平行光束会聚到所述后段子系统的物方焦平面上，所述后段子系统用于会聚后的光束转化为第二平行光束，并将所述第二平行光束按照预设角度入射至光阀入光表面。

【技术特征摘要】
1.一种成像光路系统，其特征在于，所述成像光路系统包括：光源，用于提供照明光束；照明光路，用于将所述光源提供的照明光束按照预设角度入射至光阀入光表面，光阀，用于接收所述照明光路发出的预设角度光束，并根据图像显示控制信号反射所述光束进入投影镜头成像；其中，所述照明光路包括前段子系统和后段子系统，所述前段子系统包括m片镜片，所述后段子系统包括n片镜片，其中 ，，所述前段子系统用于接收所述光源提供的照明光束以第一平行光出射，并将所述第一平行光束会聚到所述后段子系统的物方焦平面上，所述后段子系统用于会聚后的光束转化为第二平行光束，并将所述第二平行光束按照预设角度入射至光阀入光表面。2.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，还包括：匀化装置，所述匀化装置位于所述光源与所述前段子系统之间，用于将所述光源发出的照明光束匀化后入射至所述前段子系统；所述匀化装置的长度方向平行于所述光阀矩形表面的长度方向。3.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，所述m=2，所述前段子系统包括2片镜片，所述2片镜片均为球面镜。4.根据权利要求1或3所述的成像光路系统，其特征在于，所述n=2，所述后段子系统包括2片镜片，所述2片镜片均为非球面镜或者所述2片镜片均为球面镜，或者，所述n=1，所述后段子系统包括1片镜片，所述1片镜片为非球面镜。5.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，所述后段子系统还包括：全内反射TIR棱镜，所述n片镜片用于将所述前段子系统发出的光束进行会聚处理得到第二平行光束，并将所述第二平行光束入射至所述TIR棱镜上，由所述TI...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓平，
申请(专利权)人：海信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37