提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于投影設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]單片DMD投影設(shè)備體積小，光機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在市場(chǎng)上應(yīng)用十分廣泛，但是，由于DMD的投影原理限制，隨著投影畫面的不同，將有不定量的光線經(jīng)DMD非投影方向出射，造成光源的浪費(fèi)，降低了單片DMD投影設(shè)備的光利用率及投影亮度，同時(shí)，由于必須考慮非投影方向的出射光線轉(zhuǎn)化成熱量的散熱問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)高性能的散熱系統(tǒng)，一定程度上增加了單片DMD投影設(shè)備的系統(tǒng)復(fù)雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的光利用率低和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源、會(huì)聚鏡、偏振分光棱鏡、色輪、積分方棒、中繼鏡組A、DMD、投影鏡頭和折轉(zhuǎn)鏡組；
[0005]激光光源發(fā)出的偏振光P經(jīng)會(huì)聚鏡匯聚后經(jīng)偏振分光棱鏡透射，經(jīng)偏振分光棱鏡透射的偏振光P依次經(jīng)色輪、積分方棒和中繼鏡組A入射到DMD上，經(jīng)DMD投影方向的出射光經(jīng)投影鏡頭出射，經(jīng)DMD非投影方向的出射光經(jīng)折轉(zhuǎn)鏡組得到偏振光S，偏振光S以垂直激光光源主光軸的方向入射到偏振分光棱鏡，經(jīng)偏振分光棱鏡反射的偏振光S和透射的偏振光P同軸入射到色輪上；
[0006]所述折轉(zhuǎn)鏡組包括全反射鏡A、中繼鏡組B、全反射鏡B和1/2波片;經(jīng)DMD非投影方向的出射光依次經(jīng)全反射鏡A反射、經(jīng)中繼鏡組B和1/2波片折射得到偏振光S。
[0007]所述激光光源為白光激光源。
[0008]所述偏振分光棱鏡由兩等腰直角三棱鏡膠合而成，在偏振分光棱鏡的楔面鍍制偏振分光薄膜，所述偏振分光薄膜可透射偏振光P，反射偏振光S。
[0009]所述偏振光P的光矢量振動(dòng)方向平行于入射光線與入射端面的法線所成的平面，所述偏振光S的光矢量振動(dòng)方向垂直入射光線與入射端面的法線所成的平面。
[0010]所述折轉(zhuǎn)鏡組內(nèi)部各光路共面折轉(zhuǎn)。
[0011 ]所述折轉(zhuǎn)鏡組出射的偏振光S數(shù)值孔徑與會(huì)聚鏡出射的偏振光P數(shù)值孔徑一致。
[0012]所述中繼鏡組A包括多片鏡片，積分方棒出射端面的偏振光P經(jīng)中繼鏡組A共軛成像于DMD的工作面。
[0013]所述多片鏡片具體為兩片或三片。
[0014]所述中繼鏡組B包括兩片鏡片，所述DMD工作面為中繼鏡組B的入瞳面。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)空間排布，DMD非投影方向出射光經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)折鏡組后，轉(zhuǎn)換為偏振光S，并以垂直激光光源主光軸的方向入射到偏振分光棱鏡，經(jīng)偏振分光棱鏡反射，并再次穿過(guò)色輪、積分方棒、中繼鏡組，最終經(jīng)DMD再次反射進(jìn)入投影鏡頭，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用；提高了單片DMD投影設(shè)備光利用率及投影亮度，同時(shí)，由于顯著減少了DMD非投影方向出射光轉(zhuǎn)化成的熱量，散熱系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化，在一定程度上降低了單片DMD投影設(shè)備的系統(tǒng)復(fù)雜程度。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中:1、激光光源，2、會(huì)聚鏡，3、偏振分光棱鏡，4、色輪，5、積分方棒，6、中繼鏡組A，7、DMD，8、投影鏡頭，9、全反射鏡A，1、中繼鏡組B，11、全反射鏡B，12、I /2波片。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]參見附圖1，本發(fā)明的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源1、會(huì)聚鏡2、偏振分光棱鏡3、色輪4、積分方棒5、中繼鏡組A6、DMD7、投影鏡頭8和折轉(zhuǎn)鏡組；
[0020]激光光源I發(fā)出的偏振光P經(jīng)會(huì)聚鏡2匯聚后經(jīng)偏振分光棱鏡透射，經(jīng)偏振分光棱鏡3透射的偏振光P依次經(jīng)色輪4、積分方棒5和中繼鏡組A6入射到DMD7上，經(jīng)DMD7投影方向的出射光經(jīng)投影鏡頭8出射，經(jīng)DMD7非投影方向的出射光經(jīng)折轉(zhuǎn)鏡組得到偏振光S，偏振光S以垂直激光光源I主光軸的方向入射到偏振分光棱鏡3，經(jīng)偏振分光棱鏡3反射的偏振光S和透射的偏振光P同軸入射到色輪4上；
[0021 ]所述折轉(zhuǎn)鏡組包括全反射鏡A9、中繼鏡組BlO、全反射鏡B11和1/2波片12;經(jīng)DMD7非投影方向的出射光依次經(jīng)全反射鏡A9反射、經(jīng)中繼鏡組BlO和1/2波片12折射得到偏振光S。
[0022 ] 所述激光光源I為白光激光源。
[0023]所述偏振分光棱鏡3由兩等腰直角三棱鏡膠合而成，在偏振分光棱鏡的楔面鍍制偏振分光薄膜，所述偏振分光薄膜可透射偏振態(tài)為P的偏振分量，反射偏振態(tài)為S的偏振分量。所述P偏振態(tài)的光矢量振動(dòng)方向平行于入射光線與入射端面的法線所成的平面，所述S偏振態(tài)的光矢量振動(dòng)方向垂直入射光線與入射端面的法線所成的平面。
[0024]所述折轉(zhuǎn)鏡組內(nèi)部各光路共面折轉(zhuǎn)。
[0025]所述折轉(zhuǎn)鏡組出射的偏振光S數(shù)值孔徑與會(huì)聚鏡2出射的偏振光P數(shù)值孔徑一致。
[0026]所述中繼鏡組A6由兩片或三片鏡片組成，其功能是將積分方棒5的出射端面共軛成像于DMD7的工作面。
[0027]所述中繼鏡組BlO由2片鏡片組成，其功能是以DMD7工作面為中繼鏡組BlO的入瞳面，使得非投影方向光線經(jīng)中繼鏡組B10、l/2波片12、偏振分光棱鏡3，最終會(huì)聚于積分方棒5的入射端面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，包括激光光源(I)、會(huì)聚鏡(2)、色輪(4)、積分方棒(5)、中繼鏡組A(6)、DMD(7)和投影鏡頭(8)，其特征在于，還包括偏振分光棱鏡(3)和折轉(zhuǎn)鏡組； 激光光源(I)發(fā)出的偏振光P經(jīng)會(huì)聚鏡(2)匯聚后經(jīng)偏偏振分光棱鏡透射，經(jīng)偏振分光棱鏡(3)透射的偏振光P依次經(jīng)色輪(4)、積分方棒(5)和中繼鏡組A(6)入射到DMD(7)上，經(jīng)DMD(7)投影方向的出射光經(jīng)投影鏡頭(8)出射，經(jīng)DMD(7)非投影方向的出射光經(jīng)折轉(zhuǎn)鏡組得到偏振光S，偏振光S以垂直激光光源(I)主光軸的方向入射到偏振分光棱鏡(3)，經(jīng)偏振分光棱鏡(3)反射的偏振光S和透射的偏振光P同軸入射到色輪(4)上； 所述折轉(zhuǎn)鏡組包括全反射鏡A(9)、中繼鏡組B(1)、全反射鏡B(Il)和1/2波片(12);經(jīng)DMD (7)非投影方向的出射光依次經(jīng)全反射鏡A (9)反射、經(jīng)中繼鏡組B (1)和I /2波片(I 2)折射得到偏振光S。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光光源(I)為白光激光源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振分光棱鏡(3)由兩等腰直角三棱鏡膠合而成，在偏振分光棱鏡的楔面鍍制偏振分光薄膜，所述偏振分光薄膜可透射偏振光P，反射偏振光S。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述折轉(zhuǎn)鏡組內(nèi)部各光路共面折轉(zhuǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述折轉(zhuǎn)鏡組出射的偏振光S數(shù)值孔徑與會(huì)聚鏡(2)出射的偏振光P數(shù)值孔徑一致。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼鏡組A(6)包括多片鏡片，積分方棒(5)出射端面的偏振光P經(jīng)中繼鏡組A(6)共軛成像于DMD (7)的工作面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述多片鏡片具體為兩片或三片。8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼鏡組B(1)包括兩片鏡片，所述DMD(7)工作面為中繼鏡組B(1)的入瞳面。
【專利摘要】提高光利用率及投影亮度的投影光學(xué)系統(tǒng)屬于投影設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的光利用率低和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。本發(fā)明的激光光源發(fā)出的偏振光P經(jīng)會(huì)聚鏡匯聚后經(jīng)偏正分光棱鏡透射，經(jīng)偏振分光棱鏡透射的偏振光P依次經(jīng)色輪、積分方棒和中繼鏡組A入射到DMD上，經(jīng)DMD投影方向的出射光經(jīng)投影鏡頭出射，經(jīng)DMD非投影方向的出射光經(jīng)折轉(zhuǎn)鏡組得到偏振光S，經(jīng)偏振分光棱鏡反射的偏振光S和透射的偏振光P同軸入射到色輪上；折轉(zhuǎn)鏡組包括全反射鏡A、中繼鏡組B、全反射鏡B和1/2波片；經(jīng)DMD非投影方向的出射光依次經(jīng)全反射鏡A反射、經(jīng)中繼鏡組B和1/2波片折射得到偏振光S。
【IPC分類】G03B21/00, G03B21/20
【公開號(hào)】CN105573033
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510962289
【發(fā)明人】王飛, 芮大為, 田偉, 張巍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日