专利名称：投影显示光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学系统，特别是涉及一种投影显示装置中使用的光学系统。
背景技术：
光电技术演进的趋势在于将信息视觉化，而决定投影质量的关键往往在于投影显示装置的光学系统部分，在成本的考虑下，如何制造易于携带且具高清晰度的投影显示装置，以提高市场竞争力一直是本领域致力研发的重心所在。
请参阅图1，其为现有投影显示装置的光学系统10，由光源11提供一白色照明光束，光束经由光源反射罩(reflector)12，聚焦反射至一色彩产生器13，例如色轮(color wheel)等，色彩产生器13包括一系列红色、绿色及蓝色等滤镜，当光束通过色彩产生器13时，即转换成一红、绿、蓝色的有色光束，利用色彩产生器13后设的第一聚光镜(condenser lens)141、第二聚光镜142将有色光束收集并传递，接着通过第一平面镜151，将光束反射转向上至第三聚光镜143，再通过第二平面镜152反射穿过第四聚光镜144，照射至数字微镜片光学元件(Digital Micro-mirror Device，DMD)16，运用数字微镜片光学元件16上可枢转±12度的微镜片阵列，当微镜片阵列切换至开状(ON-tate)时，光束即入射进入投影镜头17，而投影至屏幕(未图示)上，当微镜片阵列切换至关状(OFF-tate)时，光束即偏离投影镜头17，不会投影至屏幕上，以适当选择所需投影光束。
如图2所示，现有投影显示装置的光学系统10为使整个光学系统体积更小，一般是将第三聚光镜143尽量往数字微镜片光学元件16与投影镜头17间光轴靠近，因此有色光束经第三聚光镜143入射至第二平面镜152时，部分光束极易被投影镜头17挡到，造成所谓的机构与光学间的干扰，会影响投影装置的照明效率。现有投影显示装置为避免此机构干涉，将投影镜头17往屏幕18方向移至投影镜头17′，或将第三聚光镜143往外移至第三聚光镜143′位置，但此均会形成光学系统的光路径加长，造成投影显示装置的光学系统体积庞大。
另外现有技术必须通过三个聚光透镜141、142、143及二个反射镜151、152后才入射至数字微镜片光学元件16，使用元件过多，不仅造成光路结构复杂，同时也增加制造成本，也衍生光学路径加长与整体光学系统体积庞大等问题。因此，现有投影显示装置具有相当多的缺点，有待改善。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种投影显示光学系统，由一全反射透镜以避免机构干涉，提高投影效率与投影画面质量。
本发明的另一目的在于提供一种投影显示光学系统，可减少光学构件简化光学系统，以使整体投影显示装置体积更为缩简。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种投影显示光学系统，包括一光源，产生一光束；一成像系统，包括一光阀与一投影镜头；以及一全反射透镜，包括一全反射面；其中该全反射透镜接收来自该光源的光束，且通过全反射面将光束反射至该光阀，再利用该光阀将光束反射进入该投影镜头。
为达成上述的目的，本发明投影显示光学系统，主要是在光阀与投影镜头间设一全反射透镜，当光源产生的白色照明光束通过色轮后即转换成红、绿、蓝色光束，且通过光学积分器达成均匀化后，接着照射在一全反射透镜，用以将来自光源的光全反射至光阀，通过光阀的反射再将光投射至投影镜头而投射在屏幕上。
图1为现有投影显示装置的光学系统示意图；图2为现有投影显示装置的光学系统产生机构干涉与消除机构干涉示意图；图3为本发明一较佳实施例的光学系统示意图；
图4为本发明一较佳实施例光学系统的消除机构干涉示意图。
具体实施例方式
有关本发明为成达上述目的，所采用的技术手段及其余功效，兹举一较佳实施例，并配合图式加以说明。
请参阅图3，本发明投影显示光学系统20，主要包括照明系统、全反射透镜25及成像系统等部分。其中照明系统包括有光源21、光源反射罩22、色彩产生器23、光学积分器24等元件，成像系统则包括光阀26与投影镜头组27。
本发明的光学系统20是由光源21提供一白色照明光束，光束经由光源反射罩22，聚集反射至一色彩产生器23(例如色轮等)，该色彩产生器23包括一系列红色、绿色及蓝色等滤镜，当光束通过色彩产生器23时，即转换成一红、绿、蓝色的有色光束，再通过一光学积分器24，例如柱状积分器(Rod integrator)，将有色光束均匀化后，投射至一全反射透镜25，由该全反射透镜25将光束反射进入光阀26，例如数字微光学元件(DMD)，当光阀26在开-状(ON tate)时，光束会自光阀26反射后进入投影镜头组27，投影在屏幕28上；反之，当光阀26在关-状(OFF tate)时，光束会自光阀26反射后即偏离投影镜头27，而不会投影在屏幕28上。
本发明投影显示光学系统20，通过沿着光源21行进的光路径，在光学积分器24后固设一全反射透镜25用以接收来自照明系统的光束，将光束反射进入成像系统的光阀26与投影镜头组27，投影至投影屏幕28上，以构成投影显示光学系统20，因而，可减少使用多个聚光透镜及反射镜，不仅降低制造成本，且使光学系统的体积缩小。
请参阅图4，本发明的全反射透镜25，具有一透镜表面251与一全反面252，全反射面252可为镀层或反射镜面等，当实线表示的光束29进入透镜表面251时，入射光束依折射定律往透镜内移，当光束29继续入射至全反射面252时，所有入射光束29均会反射再次而穿出透镜表面251，光束29会再依折射定律往光阀26方向偏移，而入射至光阀26，然而相对于现有光学系统，对于相同入射至光阀26的光束，就需以较大角度入射，如虚线的光束29′所示，而所使用光学积分器24′的口径相对也会增大，同时容易形成机构干涉，因此通过本发明全反射透镜25可达到将光束聚集的功效，在设计上即可使用较小尺寸的光学积分器24，而不必使用较大光学积分器24′，如此一来，可达到消除现有技术因使用大尺寸的光学积分器24′所造成机构干涉的问题，也可使整个光学系统20的体积缩小，从而简化整个投影显示装置的体积。同时全反射面252更可比现有技术提高2％～5％的反射效率。此外，本发明的全反射透镜25也可为一曲面镜。
以上所述的仅为用以方便说明本发明的较佳实施例，本发明的范围不限于较佳实施例，凡依本发明所作的任何变更，在不脱离本发明的精神下，皆属本发明权利要求范围。
权利要求
1.一种投影显示光学系统，包括一光源，产生一光束；一成像系统，包括一光阀与一投影镜头；以及一全反射透镜，包括一全反射面；其中该全反射透镜接收来自该光源的光束，且通过全反射面将光束反射至该光阀，再利用该光阀将光束反射进入该投影镜头。
2.依权利要求1的投影显示光学系统，其中该全反射透镜另包括一面向光源的透镜表面。
3.依权利要求1的投影显示光学系统，其中该全反射面为一全反射镀层。
4.依权利要求1的投影显示光学系统，其中该全反射面为一反射镜面。
5.依权利要求1的投影显示光学系统，其中该光源与全反射透镜间设一光学积分器。
6.依权利要求1的投影显示光学系统，其中该全反射透镜为一曲面镜。
全文摘要
本发明为一种投影显示光学系统，包括一光源，产生一光束；一成像系统，包括一光阀与一投影镜头；以及一全反射透镜，包括一全反射面；其中该全反射透镜接收来自该光源的光束，且通过全反射面将光束反射至该光阀，再利用光阀将光束反射进入投影镜头。其主要是在光阀与投影镜头间设一全反射透镜，当光源产生的白色照明光束通过色轮后即转换成红、绿、蓝色光束，且通过光学积分器达到均匀化后，接着照射在一全反射透镜，用以将来自光源的光全反射至光阀，通过光阀的反射再将光投射至投影镜头而投射在屏幕上以提高投影效率，并缩简投影显示光学系统的体积及元件。
文档编号G02B5/10GK1480764SQ02141548
公开日2004年3月10日 申请日期2002年9月2日 优先权日2002年9月2日
发明者廖洽成, 康尹豪, 郑竹明, 庄庚翰 申请人:扬明光学股份有限公司