光机照明系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光机照明系统，属于激光投影领域。所述光机照明系统包括：前段子系统和后段子系统，所述前段子系统用于将光源发射的第一平行光束汇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将汇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入光角度发射至数字微镜装置DMD的光阀面。解决了现有的光机照明系统的容差性较差，扩展空间较小的问题。本发明专利技术提高了光机照明系统容差性，增大扩展空间。本发明专利技术用于进行光源与DMD之间的光传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光投影领域，特别涉及一种光机照明系统。
技术介绍
数字光学处理(英文：Digital Light Processing；简称：DLP)投影机是一种高精度投影机，可以包括：光源、光机照明系统、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旋转。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光机照明系统(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。光机照明系统用于将光棒或光匀化部件出口位置的物面成像于DMD光阀面上。DMD作为光调制部件，是光机部分的核心部件，其将光束投射入投影镜头中进行投射成像，因此光机照明系统的设计需要根据DMD的需求而定。在实际应用中，DMD因为型号的不同，对光的入射要求也不同，从而对光机照明系统的能力要求也不同。光机照明系统的设计关系到投影图像的亮度均匀性，对比度参数，因此镜片之间配合关系紧密，设计精度要求高，一旦设计完成后很难调试，造成了整个光机照明系统容差性较差，扩展空间较小。
技术实现思路
为了解决现有技术的容差性较差，扩展空间较小的问题，本专利技术实施例提供了一种光机照明系统。所述技术方案如下：一方面，提供了一种光机照明系统，所述光机照明系统包括：前段子系统和后段子系统，所述前段子系统用于将光源发射的第一平行光束汇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将汇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入光角度发射至数字微镜装置DMD的光阀面。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的光机照明系统，由于采用远心系统架构，且为两段式系统架构设计，前段子系统和后段子系统之间传输的是平行光束，因此，可根据前后段子系统需求，分别设计其内部结构，而两个子系统相互之间受到的影响较小，从而提高该光机照明系统容差性，增大扩展空间。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光机照明系统的结构示意图。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光机照明系统的结构示意图。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光机照明系统的结构示意图。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挡光片C的放大结构示意图。图9是本专利技术一示意性实施例提供的系统优化更改前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软件模拟的光斑照度图。图11是本专利技术一示意性实施例提供的系统优化更改后的光机照明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进一步地详细描述。本专利技术实施例提供一种光机照明系统，如图2所示，该光机照明系统可以为远心光学系统。光机照明系统包括：前段子系统01和后段子系统02，前段子系统01用于将光源发射的第一平行光束汇聚到后段子系统02的物方焦平面上，后段子系统02用于将汇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入光角度发射至数字微镜装置DMD20的光阀面。其中，物方焦平面指的是过物方焦点且垂直于系统主光轴的平面，后段子系统02的物方焦平面指的是过该后段子系统的物方焦点且垂直于系统主光轴的平面。由于光机照明系统为远心光学系统，且前段子系统用于将光源发射的第一平行光束汇聚到后段子系统的物方焦平面上，因此前段子系统和后段子系统之间传输的是平行光束，该平行光束指的是同一像点发出的光线为平行光。综上所述，本专利技术实施例提供的光机照明系统，由于采用远心系统架构，且为两段式系统架构设计，前段子系统和后段子系统之间传输的是平行光束，因此，可根据前后段子系统需求，分别设计其内部结构，而两个子系统相互之间受到的影响较小，从而提高该光机照明系统容差性，增大扩展空间。进一步的，通过分别设计两个子系统，可以便于实现最佳匹配，对于光机照明系统的公差(如各种镜片加工、组装累计公差)便于通过两段式系统架构的分别调试来实现误差的消除，也可以通过在每段中进行增减镜片数量来调节光机照明系统的整体容差能力，整体来说，该光机照明系统结构的简洁。并且前段子系统和后段子系统的光焦度范围(焦距的倒数)，均可根据系统需求确定，无限制，其中，光焦度是表征光学系统偏折光线的能力。实际应用中，光机照明系统还可以包括：匀化装置，该匀化装置可以为光导管或光棒，其位于光源与前段子系统之间，用于将光源发射的光匀化后发射至前段子系统。在本专利技术实施例中，匀化装置的出光面为物面，DMD的光阀面为像面。匀化装置物面上的每个物点的主光线相互平行，物点在DMD的光阀面上成像成为像点。匀化装置的每个物点出射的光线具有发散角度，前段子系统将该具有发散角度的光线转化为平行光。如图3所示，后段子系统还包括：全内反射(英文：Total Internal Reflection；简称：TIR)棱镜，以匀化装置的某一物点R为例，该物点R发射出的光线具有一定的发散角度，经过前段子系统01变成了平行光，平行光发射至后段子系统02的TIR棱镜上，TIR棱镜将平行光反射至DMD20的光阀面上，在该DMD20的光阀面上汇聚为点R’，光阀面上汇聚的点R’即为物点R在光阀面上成像的像点。由图3可知，孔阑设于前段子系统01的物方焦平面，前段子系统01的同一视场的光线平行出射。在本专利技术实施例中，DMD入射到镜头的光束是平行光，从而对于镜头来说，镜头接收的光线是平行光，即使前端的匀化装置，及光机照明系统调整改变，影响不会传递到镜头，从而不影响镜头的成像能力。进一步的，镜头接收平行光的好处还包括：非平行光会带来像差，而平行光入射，相当于镜头对无穷远成像，不存在像差，从而使得镜头的成像效果更好。在本专利技术实施例中，前段子系统和后段子系统的光焦度范围(焦距的倒数)，可根据系统需求确定，本专利技术实施例对此不做限定，其中，光焦度用于表征光学系统偏折光线的能力。可选的，前段子系统01包括m片镜片，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。可选的，后段子系统02包括n片镜片，0＜n≤2；例如，如图2或图3所示，后段子系统可以包括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。又例如，如图4所示，后段子系统包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统包括：前段子系统和后段子系统，所述前段子系统用于将光源发射的第一平行光束汇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汇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入光角度发射至数字微镜装置DMD的光阀面。

【技术特征摘要】
1.一种光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统包括：前段子系统和后段子系统，所述前段子系统用于将光源发射的第一平行光束汇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汇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入光角度发射至数字微镜装置DMD的光阀面。2.根据权利要求1所述的光机照明系统，其特征在于，所述前段子系统包括m片镜片，0＜m≤2。3.根据权利要求2所述的光机照明系统，其特征在于，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至3任一所述的光机照明系统，其特征在于，所述后段子系统包括n片镜片，0＜n≤2。5.根据权利要求4所述的光机照明系统，其特征在于，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。6.根据权利要求4所述的光机照明系统，其特征在于，所述后段子系统包括1片镜片，所述1片镜片为非球面镜。7.根据权利要求4所述的光机照明系统，其特征在于，所述后段子系统还包括：全内反射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