CN102621698A

CN102621698A - 改善投影画面附近杂散光的光学投影***

Info

Publication number: CN102621698A
Application number: CN2012100932685A
Authority: CN
Inventors: 张嵘
Original assignee: FUJIAN NETCOM Tech CO Ltd
Current assignee: FUJIAN NETCOM Tech CO Ltd
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开一种改善投影画面附近杂散光的光学投影***，包括依次设置的光源照明子***、TIR棱镜、数字微镜器件和光学成像子***；光学成像子***包括依次设置的成像镜头和屏幕；光源用于发出光束；复眼透镜接收光源发出的光束并将光束进行匀光；中继透镜组用于将经复眼透镜匀光后的光束转发至TIR棱镜；TIR棱镜将接收到的光束全反射后投身到数字微镜器件；数字微镜器件将接收到光束加以调制，并将光束反射并透过TRI棱镜，投射至成像镜头；成像镜头将光束成像到屏幕；光学投影***还包括用于阻挡杂散光入射到数字微镜器件的挡光元件，挡光元件设于数字微镜器件的入射光路上；挡光元件的挡光面为锯齿形结构。

Description

改善投影画面附近杂散光的光学投影***

技术领域

本发明涉及投影仪用光学***，尤其涉及一种改善投影画面附近杂散光的光学投影。

背景技术

随着计算机多媒体显示技术的发展，投影机作为最佳的大屏幕显示设备，渐渐成为了标准的计算机外设产品，广泛应用于教育、军队、商务等多种领域。在投影机的使用过程中，用户往往要求所投影的影像具有很高的质量和对比度，因此，改善投影机光学***的杂散光来提升投影机影像质量和对比度是必要的。

一般地，使用数字微镜器件(DMD，digital micromirror device)的投影机，其工作原理是该数字微镜器件内具有多个微型反射镜作为光开关，接收电子信号，通过改变微型反射镜的倾斜角度实现对光的调制，配合光源和投影成像镜头，投影出图像。当微型反射镜处于“开”(导通，on)状态就转动到一角度，将光源所照射来的光线反射入镜头而在一屏幕成像；当微型反射镜处于“关”(不导通，off)状态就转动到另一角度，将光源所照射来的光线反射到其他地方，此时屏幕相对于该微型反射镜的位置就显得相当黑暗。

请参阅图1，为已知的数字微镜器件(DMD)的投影机的内部构造示意图。其中光源10出射的光线经过复眼透镜20进行匀光后，再经过中继透镜组30，通过TIR棱镜40的全反射面的反射投射到数字微镜器件50，数字微镜器件50将所接受到的光线加以调制之后，再将光线反射再透过TIR棱镜40，投射到成像镜头70，通过成像镜头70成像到一屏幕上产生一有效影像区域80。然而由于复眼的影响、制作工艺和光斑的畸变等原因，投射到数字微镜器件的投射区域必定会有部分的区域超出数字微镜50，此即在数字微镜器件周围所形成的杂散光区60。杂散光区60的反光一同投射到屏幕上成为杂散影像区90，使得观赏者看到有效影像区80以外的影像，对于观赏者来说是种干扰。

为解决杂散光区60所造成的困扰，有很多种方式，结合图2，其中一种是在数字微镜器件50之前加一框行平面挡光元件61，阻挡杂散光进入数字微镜器件50的有效区域，挡光面为黑色平面，但还是有部分杂散光反射，反射的杂散光进入成像镜头70，投影到有效投影区80周围，这样只是让有效影像区80以外的影像稍微变暗而已，杂光影像亮度达不到可接受范围。另一种是在数字微镜器件之前加一框行平面挡光元件，通过增加挡光表面的粗糙度来减少杂散光的反光，但并不能完全消除反光，只是让有效影像区80以外的影像变得较暗而已，杂光影像亮度仍然达不到可接受范围。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种改善投影画面附近杂散光的光学投影***，通过在数字微镜器件的光路上设置一挡光元件，用以阻挡杂散光被投射到屏幕成像，提高投影画面的质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种改善投影画面附近杂散光的光学投影***，包括依次设置的光源照明子***、TIR棱镜、数字微镜器件和光学成像子***；所述TIR棱镜设于所述数字微镜器件、光学成像子***之间，所述光源照明子***包括依次设置的光源、复眼透镜和中继透镜组；所述光学成像子***包括依次设置的成像镜头和屏幕；所述中继透镜组设于所述复眼透镜、TIR棱镜之间，所述成像镜头设于所述TIR棱镜、屏幕之间；所述光源用于发出光束；所述复眼透镜接收所述光源发出的光束并将所述光束进行匀光；所述中继透镜组用于将经所述复眼透镜匀光后的光束转发至所述TIR棱镜；所述TIR棱镜将接收到的光束全反射后投身到所述数字微镜器件；所述数字微镜器件将接收到光束加以调制，并将光束反射并透过所述TRI棱镜，投射至所述成像镜头；所述成像镜头将所述光束成像到所述屏幕；所述光学投影***还包括用于阻挡杂散光入射到所述数字微镜器件的挡光元件，所述挡光元件设于所述数字微镜器件的入射光路上；所述挡光元件的挡光面为锯齿形结构。

其中，所述挡光元件的形状为中空框形。

其中，所述挡光元件围成的面积与所述数字微镜器件的接光面的面积相等；所述接光面是指所述数字微镜器件用于接收光线的表面。

其中，所述挡光面的锯齿形结构由第一表面和第二表面组成，所述第一表面倾斜角度大于数字微镜器件“OFF”状态的翻转角度。

其中，所述挡光元件的颜色为黑色或其表面被涂成黑色，以便吸收光线。

其中，所述挡光元件的材料为吸光性材料。

本发明的有益效果是：区别于现有技术中投影技术在数字微镜器件之前加一框行平面挡光元件，通过增加挡光表面的粗糙度来减少杂散光的反光，但并不能完全消除反光，只是让有效影像区以外的影像变得较暗而已，杂光影像亮度仍然达不到可接受范围。本发明通过在数字微镜器件的光路上设置一挡光元件，其挡光面为挡光面为锯齿形的结构，类比数字微镜器件的“OFF”状态，使反射的杂散光无法进入成像***，有效的排除了有效影像区以外的影像，从而改善杂散影像，提高投影画面的质量，排除了干扰，提升了影像的对比度。结构紧凑、生产简单易实现，节约成本。

附图说明

图1为一种现有数字微镜器件的投影光学***示意图。

图2为一种已知的投影光学***挡光光路示意图。

图3为本发明一实施例的投影光学***示意图。

图4为本发明一实施例挡光元件的结构示意图。

图5为本发明一实施例的投影光学***平面光路示意图。

图6为本发明一实施例挡光元件的平面光路示意图。

标号说明：

1-光源 2-复眼透镜 3-中继透镜组 4-TIR棱镜 5-数字微镜器件 6-挡光元件 7-成像镜头 8-有效影像区域

A-第一表面 B-第二表面

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明提供一种改善投影画面附近杂散光的光学投影***，包括依次设置的光源照明子***、TIR棱镜4、数字微镜器件5和光学成像子***；所述TIR棱镜设于所述数字微镜器件、光学成像子***之间；所述光源照明子***包括依次设置的光源1、复眼透镜2和中继透镜组3；所述光学成像子***包括依次设置的成像镜头7和屏幕；所述中继透镜组3设于所述复眼透镜2、TIR棱镜4之间，所述成像镜头7设于所述TIR棱镜4、屏幕之间；

所述光源1发出光束至所述复眼透镜2进行匀光，经所述复眼透镜2匀光处理后的光束通过所述中继透镜组3；通过所述中继透镜组3的光束经所述TIR棱镜4全反射后投射到所述数字微镜器件5；所述数字微镜器件5将接收到光束加以调制，并将光束反射并透过所述TRI棱镜4，投射至所述成像镜头7；所述成像镜头7将所述光束成像到所述屏幕；所述光学投影***还包括用于阻挡杂散光入射到所述数字微镜器件5的挡光元件6，所述挡光元件6设于所述数字微镜器件5的入射光路上；所述挡光元件6的挡光面为锯齿形的结构。所述挡光面是指阻挡光束进入数字微镜器件5的表面。

请参阅图3以及图4，为本发明一实施例的投影光学***示意图，其中光源1出射的光线经过复眼透镜2进行匀光后，再经过中继透镜组3，通过TIR棱镜4的全反射面的反射投射到数字微镜器件5，数字微镜器件5将所接收到的光线加以调制之后，再将光线反射再透过TIR棱镜4，投射到成像镜头7，通过成像镜头7成像到一屏幕上产生一有效影像区域8。超出数字微镜5区域的杂散光将被挡光元件6所遮挡，并通过锯齿形的结构使反射的杂散光无法进入成像***，从而改善投影杂散光影像，排除干扰。在这里，所述挡光面是指阻挡光束进入数字微镜器件5的表面，也就是图3中挡光元件6面向TIR棱镜4的那一面。

配合图5，为本发明一实施例的投影光学***平面光路示意图，其中有效光的光路路线为：光源1出射的光线经过复眼透镜2进行匀光后，再经过中继透镜组3，通过TIR棱镜4的全反射面的反射投射到数字微镜器件5，数字微镜器件5将所接受到的光线加以调制之后，再将光线反射再透过TIR棱镜4，投射到成像镜头7，通过成像镜头7成像到一屏幕上产生一有效影像区域8。而杂散光的光路路线为：光源1出射的光线经过复眼透镜2进行匀光后，再经过中继透镜组3，通过TIR棱镜4的全反射面的反射投射到挡光元件6，通过挡光面的锯齿形结构将入射的杂散光反射到其他地方，使之不能进入成像镜头7参与成像，从而使有效影像区8以外没有影像，排除干扰，提高对比度。

作为本发明的进一步优化，所述挡光元件6的形状为中空框形。优选的，所述挡光元件6围成的面积与所述数字微镜器件5的接光面的面积相等；所述接光面是指所述数字微镜器件5用于接收光线的表面。这样就能够更有效地阻挡杂散光射入到数字微镜器件5上。

作为本发明的进一步优化，挡光元件6的颜色为黑色或其表面涂成黑色，以便吸收光线。在一实施例中，将挡光元件6表面涂成黑色的方式可以为挡光元件6表面经过氧化发黑。优选的，挡光元件6的材料为吸光性材料，这样能更有利地将杂散光吸收。在其他的实施例中，也可以将挡光元件6表面涂上消光漆，用于吸收光线。

参照图6，为本发明一实施例挡光元件的平面光路示意图，值得注意的是挡光元件6的挡光面，挡光面的颜色为黑色或其表面涂成黑色，起到吸收光线的作用，但仍有一定的杂散光被反射，这果挡光面的锯齿形结构就将入射的杂散光反射到其他地方，使之不能进入成像镜头7参与成像。如图6所示，可以看到挡光面为锯齿形表面，可分为第一表面A和第二表面B两种形式表面的组合，可以了解到，第一表面A的倾斜角度大于数字微镜器件5“OFF”状态的翻转角度，就相当于数字微镜器件5的“OFF”状态，使入射的光线反射到其他地方，而无法进入成像镜头7参与成像。参照图6，入射到第一表面A的光线有部分会反射到第二表面B上，第二表面B再次反射到第一表面A上，再经过第一表面A的反射，投射到其他地方，而无法进入成像镜头7参与成像。在具体的实施例中，第二表面B的倾斜角度应保证杂散光经过多次反射后，不能进入成像镜头7参与成像。综上，入射到挡光元件6的杂散光经过挡光面的吸收和反射，投射到其他地方而没有进入成像镜头7参与成像，排除了有效影像区8以外的影像，提升了影像质量和对比度。

综上所述，区别于现有技术中投影技术在数字微镜器件之前加一框行平面挡光元件，通过增加挡光表面的粗糙度来减少杂散光的反光，但并不能完全消除反光，只是让有效影像区以外的影像变得较暗而已，杂光影像亮度仍然达不到可接受范围。本发明通过在数字微镜器件的光路上设置一挡光元件，其挡光面为挡光面为锯齿形的结构，类比数字微镜器件的“OFF”状态，使反射的杂散光无法进入成像***，有效的排除了有效影像区以外的影像，从而改善杂散影像，提高投影画面的质量，排除了干扰，提升了影像的对比度。结构紧凑、生产简单易实现，节约成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种改善投影画面附近杂散光的光学投影***，其特征在于，包括依次设置的光源照明子***、TIR棱镜、数字微镜器件和光学成像子***；所述TIR棱镜设于所述数字微镜器件、光学成像子***之间，所述光源照明子***包括依次设置的光源、复眼透镜和中继透镜组；所述光学成像子***包括依次设置的成像镜头和屏幕；所述中继透镜组设于所述复眼透镜、TIR棱镜之间，所述成像镜头设于所述TIR棱镜、屏幕之间；

所述光源用于发出光束；所述复眼透镜接收所述光源发出的光束并将所述光束进行匀光；所述中继透镜组用于将经所述复眼透镜匀光后的光束转发至所述TIR棱镜；所述TIR棱镜将接收到的光束全反射后投身到所述数字微镜器件；所述数字微镜器件将接收到光束加以调制，并将光束反射并透过所述TRI棱镜，投射至所述成像镜头；所述成像镜头将所述光束成像到所述屏幕；

所述光学投影***还包括用于阻挡杂散光入射到所述数字微镜器件的挡光元件，所述挡光元件设于所述数字微镜器件的入射光路上；所述挡光元件的挡光面为锯齿形结构。

2.根据权利要求1所述的改善投影画面附近杂散光的光学投影***，其特征在于，所述挡光元件的形状为中空框形。

3.根据权利要求2所述的改善投影画面附近杂散光的光学投影***，其特征在于，所述挡光元件围成的面积与所述数字微镜器件的接光面的面积相等；所述接光面是指所述数字微镜器件用于接收光线的表面。

4.根据权利要求1所述的改善投影画面附近杂散光的光学投影***，其特征在于，所述挡光面的锯齿形结构由第一表面和第二表面组成，所述第一表面倾斜角度大于数字微镜器件“OFF”状态的翻转角度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的改善投影画面附近杂散光的光学投影***，其特征在于，所述挡光元件的颜色为黑色或其表面被涂成黑色，以便吸收光线。

6.根据权利要求1至4任一项所述的改善投影画面附近杂散光的光学投影***，其特征在于，所述挡光元件的材料为吸光性材料。