[发明专利]用于投影显示的光学系统

说明书

发明领域

本发明涉及用于投影显示的光学系统，尤其涉及美国专利号5,552,922(’922专利)中所揭示类型的光学系统，其内容通过参考结合于此。

发明背景

’922专利中揭示了一种系统，它用于透射照明光，从光源到数字发光板(DLP)，再从DLP的“开”像素到投影透镜。虽然’922专利的系统工作地很成功，但是注意到了两个可以改进系统的方面，以降低成本和使制造更简单。

第一方面涉及’922专利中表面18和20之间的倾斜空隙。由于“开”像素发出的光穿过该空隙，所以该空隙可以将像散和彗差传入DLP的投影图像，除非空隙的宽度和楔形被仔细地控制。对空隙宽度和楔形严格控制的需要使系统的制造更复杂。

第二方面涉及’922系统中，“开”像素发出的光穿过’922专利中表面14、16和18所确定的光学元件，和该专利中表面12和20所确定的光学元件。这意味着这两个光学元件必须用高质量的玻璃制造，并且必须满足表面平面度、表面定位、straie、双折射，等等的严格公差。这种需要增加了系统的总成本，因此是不希望的。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供改进的光学系统，用于透射照明光，从光源到DLP，再从DLP的“开”像素到投影透镜。具体地说，本发明的目的是提供’922专利中所揭示一般类型的系统，它更易制造并降低了成本。

为了达到这些和其它的目的，本发明提供的光学系统包括光源、DLP、投影透镜、和具有第一和第二分离表面的棱镜，其中第一和第二分离表面、光源、DLP、和投影透镜相对于彼此取向，使得光源发出的光穿过第一和第二分离表面，到达DLP，从DPL中“开”或“第一位置”像素反射的光在朝向投影透镜的第二分离表面处被以一角度内反射，使得光在投影透镜的接收角内，DLP中“关”或“第二位置”像素反射的光或者在朝向投影透镜的第二分离表面处被以一角度内反射，使得光不在投影透镜的接收角内，或者穿过棱镜，所以光在接收角之外(例如，图3中的最高光束41)。

附图说明

图1是本发明中从光源到DLP的光路的示意图。

图2是本发明中从DLP的“开”像素到投影透镜的光路的示意图。

图3是本发明中DLP的“关”像素发出光线的光路示意图。

结合并组成说明书一部分的以上附图和说明书一起说明了本发明的较佳实施例，用于解释本发明的原理。当然应该理解附图和说明书只是解释性的，并不限制本发明。

附图中使用的标号对应如下：

13棱镜

15棱镜元件

17棱镜元件

19第一分离表面

21第二分离表面

23对角线

25棱镜入射表面

27棱镜出射/入射表面

29棱镜出射表面

31照明光

33照明系统

35DLP

37“开”像素反射的光

39投影透镜

41“关”像素反射的光

43“光”像素发出的光

45DLP覆盖板

较佳实施例的详细描述

如图所示，棱镜13包括两部分或两个元件15、17，在棱镜的对角线23处它们被一很薄的空气层分离。元件15的表面19和元件17的表面21沿该对角线相互面对，并分别组成上述的第一和第二分离表面。

如图1中所示，照明系统33发出的光31通过25侧进入棱镜10。在棱镜对角线23上该光线的入射角小于临界角，所以该光线穿过对角线23，并照亮DLP 35。

如图2中所示，“开”位置的像素以垂直于DLP中工作区的方向反射图1的入射照明光31。光线37在空隙对角线23上的入射角大于临界角，因此该光线的100％被该对角线反射。尤其，DLP发出的反射光37以大于临界角的角度冲击元件17的表面21，该临界角由元件17的折射率与空气折射率相比而确定。

光线37通过29侧从棱镜13出射，29侧是27侧的镜像。29侧和27侧的关系意味着沿“开”像素反射的光束37，棱镜元件17是有效的平面平行板。这还意味着棱镜元件17作为图像通路上的唯一元件，不产生差或像散。

在29侧后面配置投影透镜39，以捕获“开”像素发出的光，并在观察屏幕(未图示)上产生期望的图像。

如图3中所示，“关”位置的像素向几个方向反射图1的入射照明光31，使得光线不能有效地进入投影透镜39的入射光瞳(例如图3中的光线43)。也就是说，“关”像素发出的光线41不在投影透镜的接收角内。