[发明专利]光学系统

说明书

技术领域

本发明有关一种光学系统，特别关于一种可产生非轴对称光束的光学系统。

背景技术

数字光处理(digital light processing，DLP)投影机的组件大致可分成光学系统(optical system)、数字微镜装置(digital micromirror device，DMD)及投影透镜组(projection lens assembly)。其中，光学系统可产生一入射光束，照射于数字微镜装置；数字微镜装置包括多个微反射镜，照射于微反射镜上的入射光束会被反射；通过控制每一个微反射镜的偏转角度，可决定入射光束的哪些部份可被反射入投影透镜组中而投影出。

进一步地说明，请参阅图1，数字微镜装置的每一个微反射镜7可具有两种状态：亮状态(on)及暗状态(off)，分别以微反射镜7的旋转角度来区分。在亮状态时，微反射镜7约旋转12度；在暗状态时，微反射镜7约旋转-12度。不同状态下，光学系统产生的入射光束81会被微反射镜7反射成不同方向的第一反射光束71及第二反射光束72。

此外，入射光束81也会照射到数字微镜装置的平面结构(，例如两微反射镜7的间的平面，图未示)，然后被所述平面结构反射成另一反射光束，称为杂光(stray light)73。

在理想情况下，只有亮状态的第一反射光束71可通过投影透镜组9的光圈91而进入投影透镜组9中，然后再由投影透镜组9投射出，而第二反射光束72及杂光73不会通过光圈91。但实际上，杂光73会部分地进入投影透镜组9中。此原因为，杂光73在垂直微反射镜7的转轴74的方向75上，有过大的扩散角度α，使得杂光73在方向75上，会进入至光圈91中；此举会降低投影透镜组9投射出的影像的对比度(contrast)。

为了改善此缺失，有些方案被提出，例如美国专利公告号US 7,246,923及US7,101,050所揭露者。所述这些方案中，光学系统可产生一非轴对称(non-radially symmetrical)的光束来照射于数字微镜装置上，使得微反射镜所反射出的反射光束、及平面结构反射出的杂光皆呈非轴对称；此时，投影透镜组的光圈的形状也为非轴对称。

非轴对称的反射光束及杂光在垂直微反射镜的转轴方向(例如图1的方向75)上，皆有较小的扩散角。如此，杂光较不会进入到投影透镜组的光圈中，使得投影透镜组投射出的影像的对比度可被提升。

另一方面，在平行微反射镜的转轴的方向上，非轴对称的反射光束会有较大的扩散角，使得反射光束可有较大的光展量(Etendue)。因此，在亮状态下，较大光展亮的反射光束可进入到光圈中，使得投影透镜组投射出的影像的亮度可被提升。

换言之，当光学系统所产生的光束为非轴对称时，对于投影透镜组投射出的影像的对比度及亮度，皆有助益。

然而上述方案中，光学系统会利用到一些较特殊的光学元件，例如聚光器(collector)或积分器(integrator)等，可能会使光学系统的制造成本提高。

有鉴于此，提供一种可改善上述缺失的光学系统，乃为此业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种光学系统，其可产生一非轴对称锥形光线构成的光束，且较无使用到特殊的光学元件。

为达上述目的，本发明所揭露的光学系统，包括：一光源组件；一第一透镜阵列，位于所述光源组件的一侧，且包含多个第一透镜，所述这些第一透镜依照一第一图案排列，所述第一图案呈现非轴对称且具有一第一长轴；以及一第二透镜阵列，位于所述第一透镜阵列的一侧而与所述光源组件相对，所述第二透镜阵列包含多个第二透镜，所述这些第二透镜依照一第二图案排列且第二透镜的光轴对齐第一透镜的光轴，所述第二图案呈现非轴对称且具有一第二长轴，其中，所述第二长轴相对所述第一长轴偏转一第一角度。

藉此，光源组件可产生一远心(telecentric)光束，光束中每一条光线由一轴对称光锥(light cone)构成。第一透镜阵列及第二透镜阵列可将所述远心光束转换成一束非轴对称光锥构成的光线照射于一目标区域。

为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文以较佳的实施例配合附图进行详细说明。

附图说明

图1为传统的光学系统、微反射镜及投影透镜组的示意图；

图2为本发明的光学系统的第一较佳实施例与目标区域的示意图；

图3为图2的光学系统的光源组件的示意图；

图4为图2的光学系统的第一透镜阵列的示意图；