成像光路系统

摘要

本发明公开了一种成像光路系统，属于投影显示领域。成像光路系统，包括光源，照明光路和光阀，其中，所述照明光路为两段式子系统，包括前段子系统和后段子系统，前段子系统用于接收所述光源提供的照明光束以第一平行光出射，并将所述第一平行光束会聚到后段子系统的物方焦平面上，后段子系统用于会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角度入射至光阀入光表面。本发明提供的成像光路系统可以提高系统的容差性和可调试性，更有利于实现成像质量的调整。

权利要求

1.一种成像光路系统，其特征在于，所述成像光路系统包括：光源，用于提供照明光束；

投影镜头，

照明光路，用于将所述光源提供的照明光束按照预设角度入射至光阀入光表面，光阀，用于接收所述照明光路发出的预设角度光束，并根据图像显示控制信号反射所述光束进入投影镜头成像；

其中，所述照明光路包括前段子系统和后段子系统，所述前段子系统包括m片镜片，所述后段子系统包括n片镜片，其中 ， ，所述前段子系统用于接收所述光源提供的照明光束以第一平行光出射，并将所述第一平行光束会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会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角度入射至光阀入光表面；

其中，所述后段子系统还包括：全内反射TIR棱镜，所述TIR棱镜还用于在将所述第二平行光束入射至所述光阀入光表面后，接收所述光阀入光表面反射的第三平行光束，并将所述第三平行光束反射至所述投影镜头；

其中，所述成像光路系统具有不同成像质量区域的分视场，所述分视场的不同的成像质量通过对所述前段子系统和/或后段子系统的镜片进行调整均衡。

2.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，还包括：匀化装置，所述匀化装置位于所述光源与所述前段子系统之间，用于将所述光源发出的照明光束匀化后入射至所述前段子系统；

所述匀化装置的长度方向平行于所述光阀矩形表面的长度方向。

3.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，

所述m=2，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或3所述的成像光路系统，其特征在于，所述n=2，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，或者，所述n=1，所述后段子系统包括1片镜片，所述1片镜片为非球面镜。

5.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，

所述n片镜片用于将所述前段子系统发出的光束进行会聚处理得到第二平行光束，并将所述第二平行光束入射至所述TIR棱镜上，由所述TIR棱镜将所述第二平行光束入射至所述光阀入光表面。

6.根据权利要求5所述的成像光路系统，其特征在于，所述TIR棱镜由两个三角棱镜组成。

7.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，还包括空间反射镜，所述空间反射镜位于所述前段子系统和所述后段子系统之间，用于转折所述前段子系统和所述后段子系统之间的光路。

8.根据权利要求7所述的成像光路系统，其特征在于，在预设坐标系中，以光线在所述前段子系统中传输的方向为Z轴，位于垂直所述Z轴的平面内，且分别垂直的两个轴为X轴和Y轴；

所述空间反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜与所述X轴的夹角为

45度，所述第二反射镜与所述Y轴的夹角为25 60度；

~

或者，所述空间反射镜包括第三反射镜，第三反射镜与X轴夹角45度。

9.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，所述TIR棱镜上除与所述n片镜片相邻面、与所述光阀入光表面相邻面和与所述投影镜头相邻之外的3个外表面上均涂覆有消光漆；和/或，所述TIR棱镜用于出射所述第三平行光束的出光面上设置有挡光片，所述挡光片上设置有通孔，所述通孔与所述第三平行光束形成的光斑面积相等。

10.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，所述预设角度为：所述第二平行光束的主光轴相对于所述光阀入光表面的入射角度，所述入射角度范围为34度。

11.根据权利要求1所述的成像光路系统，其特征在于，所述光源包括至少一种颜色的激光光源。

说明书

成像光路系统

技术领域

[0001] 本发明涉及投影显示领域，特别涉及一种成像光路系统。

背景技术

[0002] DLP(英文：Digital Light Processing；简称：DLP,数字光学处理)投影机是一种高精度投影机，包括：光源、成像光路系统、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偏转。

[0003] 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照明光路系统(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。在上述投射过程中，如果投影镜头接收的光束均匀性差，比如亮度度或色度均匀性差，对比度低，或者因为镜片加工原因，光束未能经过镜片的最佳区域处理而出射或者镜片对光束处理固有缺陷，均会造成分视场区域成像模糊，或者失真，最终这些存在缺陷的成像光束会入射如投影镜头中，而上述情况是在光学系统设计中不可避免会遇到的，而遇到这些情况时，即使投影镜头具有较强的像差校正能力和较高的解析度，也难以形成高质量的投影图像。

[0004] 成像光路系统的设计关系到投影图像的成像质量，基于上述原因，成像光路系统的镜片之间通常配合关系紧密，设计精度要求高，一旦设计完成后很难调试，当遇到多个视场成像质量不均衡时，无法进行调整，造成整体成像质量不高。

[0005] 需要提供一种成像光路系统，克服上述技术缺陷。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术的成像光路系统成像质量无法调整的技术问题，本发明实施例提供了一种成像光路系统，提高了容差性和可调试性，便于对成像质量进行调整，从而提高整体成像质量。

[0007] 为实现上述技术目的，采用技术方案如下：

[0008] 一方面，提供了一种成像光路系统，所述成像光路系统包括：

[0009] 光源，用于提供照明光束；

[0010] 照明光路，用于将光源提供的照明光束按照预设角度入射至光阀入光表面，[0011] 光阀，用于接收照明光路发出的预设角度光束，并根据图像显示控制信号反射光束进入投影镜头成像；

[0012] 其中，照明光路包括前段子系统和后段子系统，前段子系统包括m片镜片，后段子系统包括n片镜片，其中0

[0013] 前段子系统用于接收光源提供的照明光束以第一平行光出射，并将第一平行光束会聚到后段子系统的物方焦平面上，后段子系统用于会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角度入射至光阀入光表面；

[0014] 进一步地，还包括：匀化装置，匀化装置位于光源与前段子系统之间，用于将光源发出的照明光束匀化后入射至前段子系统；

[0015] 匀化装置的长度方向平行于光阀矩形表面的长度方向；

[0016] 进一步地，m＝2，前段子系统包括2片镜片，2片镜片均为球面镜；

[0017] 进一步地，n＝2，后段子系统包括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，或者，n＝1，后段子系统包括1片镜片，1片镜片为非球面镜；

[0018] 进一步地，后段子系统还包括：全内反射TIR棱镜，

[0019] n片镜片用于将前段子系统发出的光束进行会聚处理得到第二平行光束，并将第二平行光束入射至TIR棱镜上，由TIR棱镜将第二平行光束入射至光阀入光表面；

[0020] 进一步地，TIR棱镜由两个三角棱镜组成，TIR棱镜还用于在将第二平行光束入射至光阀入光表面后，接收光阀入光表面反射的第三平行光束，并将第三平行光束反射至投影镜头；

[0021] 进一步地，还包括空间反射镜，空间反射镜位于前段子系统和后段子系统之间，用于转折前段子系统和后段子系统之间的光路；

[0022] 进一步地，在预设坐标系中，以光线在前段子系统中传输的方向为Z轴，位于垂直Z轴的平面内，且分别垂直的两个轴为X轴和Y轴；

[0023] 空间反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜与X轴的夹角为45度，第二反射镜与Y轴的夹角为25～60度；

[0024] 或者，空间反射镜包括第三反射镜，第三反射镜与X轴夹角45度；

[0025] 进一步地，TIR棱镜上除与n片镜片相邻面、与光阀入光表面相邻面和与投影镜头相邻之外的3个外表面上均涂覆有消光漆；和/或，TIR棱镜用于出射第三平行光束的出光面上设置有挡光片，挡光片上设置有通孔，通孔与第三平行光束形成的光斑面积相等；

[0026] 进一步地，预设角度为：第二平行光束的主光轴相对于光阀入光表面的入射角度，入射角度范围为34度。

[0027] 进一步地，光源包括至少一种颜色的激光光源。

[0028] 本发明实施例提供的技术方案至少具有以下有益效果：

[0029] 本发明实施例提供的成像光路系统，光源发出照明光束，光阀接收照明光路的光束并投射入投影镜头进行成像，其中通过将照明光路分为两段式系统架构，前段子系统和后段子系统之间传输的是平行光束，将前后系统隔离开，分别调整而两个子系统相互之间受到的影响较小，能够提高该成像光路系统容差性，可调试性，更有利于实现成像质量的调整。

附图说明

[0030] 为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

[0031] 图1是一种传统的DLP投影机的结构示意图。

[0032] 图2是本发明一示意性实施例提供的一种成像光路系统的结构示意图。

[0033] 图3是本发明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。

[0034] 图4是本发明一示意性实施例提供的另一种成像光路系统的结构示意图。

[0035] 图5是本发明一示意性实施例提供的一种TIR棱镜的结构示意图。

[0036] 图6是本发明一示意性实施例提供的又一种成像光路系统的结构示意图。

[0037] 图7是本发明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。

[0038] 图8是本发明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。

[0039] 图9是本发明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。

[0040] 图10是本发明一示意性实施例提供的系统优化更改后的成像光路系统的均匀性示意图。

具体实施方式

[0041] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作在一具体实施中详细描述。

[0042] 本发明实施例提供一种成像光路系统，如图2所示，该成像光路系统可以为远心光学系统。成像光路系统包括：

[0043] 光源10，用于提供照明光束；具体地，光源10可以包括至少一种颜色的激光光源，比如蓝色激光器光源和荧光光源或LED光源，或者蓝色激光器光源、红色激光器光源和荧光光源或LED光源，或者三色激光光源，在本实施中，光源10提供时序性的三基色光照明光束。

[0044] 照明光路20，用于将光源10提供的照明光束按照预设角度入射至光阀30入光表面，

[0045] 光阀30，用于接收照明光路20发出的预设角度光束，并根据图像显示控制信号反射其表面接收的光束进入投影镜头(图中未示出)成像；在本实施中，光阀30为DMD芯片。DMD芯片为光调制元件，其表面由成千上万的微小反射镜组成，从而接收无数条光线，并将光线反射投射入投影镜头中。

[0046] 其中，照明光路20包括前段子系统21和后段子系统22，前段子系统21包括m片镜片，其中0

[0047] 又例如，如图4所示，后段子系统包括1片镜片，1片镜片为非球面镜。实际应用中，前段子系统和后段子系统中的镜片个数和其他设置也可以根据具体情况进行调整，图2至图4只是示意性说明，本发明实施例提供的成像光路系统采用两段式设计且镜片数较少的光学架构也有利于调整成像质量。

[0048] 在光路传播过程中，前段子系统21用于接收光源10提供的照明光束以第一平行光出射，并将第一平行光束会聚到后段子系统22的物方焦平面上，后段子系统22用于会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角度入射至光阀30入光表面。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22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。

[0049] 由于成像光路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会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。

[0050] 实际应用中，成像光路系统还可以包括：匀化装置11，该匀化装置11可以为光导管或光棒，其位于光源10与前段子系统21之间，用于将光源10发出的照明光束匀化后入射至前段子系统21。在一具体实施中，光源10发出的具有发散角度的照明光束经过匀化装置11多次内部反射后匀化度提高，从而经过照明光路20后入射至光阀30表面的光斑均匀度也提升，投影成像的亮度均匀性也随之提高。

[0051] 以及，匀化装置11的长度方向平行于光阀30矩形表面的长度方向。

[0052] 在远心光路架构中，如图2至图4任一图所示，后段子系统22还包括：全内反射(英文：Total Internal Reflection；简称：TIR)棱镜221，后段子系统22的n片镜片用于前段子系统21发射的会聚光束进行处理得到第二平行光束，并将第二平行光束入射至TIR棱镜221上，由TIR棱镜221将第二平行光束入射至光阀30的入光表面。示例的，第一平行光束的光束角可以为23°-28°，入射在DMD光阀面的主光线的角度可以为34°，也即是第二平行光束的主光轴的入射角度为34°。

[0053] 在一具体实施中，如图5所示，TIR棱镜221由两个三角棱镜(也称三棱镜)组成，图5中，两个三角棱镜包括第一TIR棱镜2211和第二TIR棱镜2212，其中，第一TIR棱镜2211相较于第二TIR棱镜2212更靠近后段子系统22的n片镜片，该第一TIR棱镜2211的三个侧面(三个棱中每两个相邻的棱所在面为一个侧面)包括第一侧面P1、第二侧面P2和第三侧面P3，第二TIR棱镜2212的三个侧面(三个棱中每两个相邻的棱所在面为一个侧面)包括第四侧面P4、第五侧面P5和第六侧面P6，第一侧面P1为第一TIR棱镜221的入光面，与该n片镜片的出光面相对，第二侧面P2与光阀30入光表面相对且平行，第三侧面P3与第二TIR棱镜的第四侧面P4存在间隙，且间隙为5～8um，其中，第四侧面P4的面积小于第三侧面P3的面积，第五侧面P5分别与镜头的入光面平行，也与光阀30入光表面平行。其中，第二侧面P2和第三侧面P3的夹角为a1，第一侧面P1和第三侧面P3的夹角为a2，a1和a2是根据光阀30的入光角度设计的，也即，a1和a2与上述预设入光角度相关。实际应用中，角度a2<32.64°即可。例如，可以为30°。

[0054] 在本发明实施例中，匀化装置11的出光面为物面，光阀面为像面。匀化装置11物面上的每个物点的主光线相互平行，物点在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21将该具有发散角度的光线转化为平行光。

[0055] 如图3所示，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21变成了平行光，平行光入射至后段子系统22的TIR棱镜上，TIR棱镜将平行光反射至光阀30入光表面上，在该光阀30入光表面上会聚为点R’，光阀面上会聚的点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21的物方焦平面，前段子系统21的同一视场的光线平行出射。

[0056] 在本发明实施例中，DMD光阀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，及成像光路系统调整改变，影响不会传递到镜头，从而不影响镜头的成像能力。

[0057] 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。

[0058] 在本发明实施例中，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，本发明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。

[0059] 在一具体实施中，如图6所示，图6中粗实线围成的区域表示该成像光路系统的光束走向(需要说明的是，图6中是光源的出射光的光路走向，不是入射到镜头中的光路走向)，图6中TIR棱镜221还用于在将第二平行光束G1入射至光阀30的入光表面后，接收光阀30反射的第三平行光束G2，并将第三平行光束G2反射至DLP投影机的镜头(图6未画出)。

[0060] 以及，如图6所示，TIR棱镜221(如图5中第三侧面P3、第四侧面P4和第六侧面P6)上涂覆有消光漆F，吸收off光，并减少杂散光的射入，具体的，图7是本发明实施例提供的TIR棱镜上涂覆有消光漆的结构示意图，如图7所示，TIR棱镜221除与n片镜片相邻面、与光阀的入光表面相邻面和与镜头相邻面上均涂覆有消光漆，其中，图7中TIR棱镜221上的斜线表示消光漆；和/或，TIR棱镜221用于出射第三平行光束G2的出光面(也即该成像光路系统的出光面，如图5中的第五侧面P5)上设置有挡光片C，挡光片C上设置有通孔，通孔与第三平行光束形成的光斑面积相等(实际应用中可以存在一定的误差)，从而将其他杂散光挡住，避免杂散光进入镜头。这样可以有效提高投影成像的系统对比度。

[0061] 由于在远心光路架构中使用了TIR棱镜，如图2或4中TIR棱镜的光路传输所示，TIR棱镜是三角棱镜，具有倾斜角，对不同光线造成不同的处理光程，使得不同视场的成像质量存在差异。从而因TIR棱镜的固有缺陷，会导致越远离球面镜片(图2中照明光路后段子系统中中最后一片镜片)的方向，成像质量越差，从而导致入射到DMD光阀面的光斑不对称，系统均匀性降低，从而也导致系统效率降低，并由于系统中其他光学镜片加工和装配精度的原因，也会影响入射至DMD光阀面的光斑的均匀性和对称程度，上述原因最终导致不同视场的成像质量存在差异，其中，视场可以通俗的理解能观察到的物面的范围大小，其中成像系统焦距较短，视场越大，因此在超短焦投影中，视场较大。视场通常为圆对称面，不同的视场部分区域可称为分视场。

[0062] 在本发明实施例中，针对成像光路系统的照明光路进行两段式系统设计，将前后系统隔离开，分别调整，更有利于实现更佳成像质量，结合本发明实施例提供的成像光路系统的两段式设计方案，可以采用分视场控制像质方法来进行系统优化。

[0063] 具体的，可以先根据像质将成像光路系统划分为成像质量较差的区域和成像质量较好的区域，调整成像较差的区域中的系统参数，如镜片的面型，镜片的间距或数量等，从而减少成像质量较好的区域和成像质量较差的区域的差异程度，使整体像质达到均衡状态，从而提高系统的工作效率及均匀性。并且由于本发明实施例提供的成像光路系统系统参数具有可调试性，能够进行区域成像质量的调整，提高整体成像质量。

[0064] 需要说明的是，划分成像质量较差的区域和成像质量较好的区域可以依据光斑照度图，如图8所示，图8为系统优化更改前的软件模拟的光斑照度图，该成像光路系统的系统优化更改前的状态可以如图8所示，图8反映了成像光路系统的overfill(满溢)状态，其中，overfill状态是指为了避免图像具有暗带，照射到光阀的入光表面上的光斑面积稍大于DMD的光阀的尺寸，使得DMD上的照射处于满盈状态。图8中的光斑照度图呈矩形框状，其右半部分明显较左半部分大，说明在DMD上的成像存在模糊和变形。因此，可以将图8中右半部分对应的成像光路系统的区域确定为成像质量较差的区域，将图8中左半部分对应的成像光路系统的区域确定为成像质量较好的区域。

[0065] 如图9所示，图9为系统优化更改后的软件模拟的光斑照度图，图9反映了成像光路系统的overfill(满溢)状态，图9中的光斑照度图呈矩形框状，该矩形框比较规整，说明在DMD上的成像质量一致性较佳。进一步的，如图10所示，图10为系统优化更改后的成像光路系统的均匀性示意图，图9表示DMD光阀面上的光照度分布，曲线V表示图9的十字线中的竖线的照度浮动情况，曲线H表示图9中的十字线中的横线的照度浮动情况，由图10可以看出，曲线V和曲线H的波动均较小，说明相应的系统优化更改后的成像光路系统的能量均匀性较好。

[0066] 实际应用中，前段子系统和后段子系统中的系统参数可以适应性修改，从而满足成像光路系统成像质量调整的需要，本发明实施例中以以下两个方面为例进行说明：

[0067] 第一方面，如图2所示，该成像光路系统，可以包括4片球面镜片，分别为C1、C2、C3和C4，该4片球面镜片从靠近出光面到远离出光面(图2中从左到右)的方向依次排布，镜片的焦距分别为58.084mm、37.798mm、91.398mm、86.046mm，C1到C2的镜间距为9mm、C2到C3的镜间距为65mm、C3到C4的镜间距为2mm。前段子系统的焦距f1为22.1mm，后段子系统的焦距f2为44.19mm，前段子系统和后段子系统满足：f1*tan(b1)＝f2*tan(b2)，其中b1为成像光路系统的入射光角度(也即是前段子系统的入射光角度)，b2为该成像光路系统的出射光角度(也即是后段子系统的出射光角度)。

[0068] 相应的，配合DMD的入光方式，TIR棱镜021如图5所示，其角度a1和a2分别可为51.63°和30°，实际应用中，角度a2＜32.64°即可。此时，该成像光路系统中，其他系统参数可以如表1所示，其中每个镜片存在两个球面，以镜片C1为例，其两个球面的半径分别为-
16.26mm和-15.48mm，镜片C1的厚度为11mm，镜片C1与镜片C2的间距为9mm，两个球面的半口径均为11.5mm。

[0069] 以镜片C4为例，其两个球面的半径分别为43.09mm和109.42mm，镜片C4的厚度为9.84mm，镜片C4与棱镜的间距为9.5mm，两个球面的半口径均为20.1mm。

[0070] 表1

[0071]

[0072] 第二方面，如图4所示，该成像光路系统，可以包括3片镜片，分别为C5、C6和C7，该3片镜片从靠近出光面到远离出光面(图2中从左到右)的方向依次排布，分别为2片球面1片非球面，镜片的焦距分别为41.61mm、52.04mm和48.35mm，C5到C6的镜间距为5mm，C6到C7的镜间距为65.09mm。

[0073] 相应的，配合DMD的入光方式，TIR棱镜021如图5所示，其角度a1和a2分别可为51.63°和30°。

[0074] 此时，该成像光路系统中，其他系统参数可以如表2所示，其中每个镜片存在两个球面，以镜片C7为例，其两个镜面的半径分别为47.16mm和-49.2mm，镜片C7的厚度为15mm，镜片C7与棱镜的间距为20mm，两个球面的半口均为21.5mm，非球面的系数为-7。

[0075] 表2

[0076]

[0077] 需要说明的是，本发明实施例提供的成像光路系统，光阀的照明光路为两段式，前段子系统和后段子系统之间传输的是平行光束，两个子系统相对独立，可根据前后子系统各自的需求，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，在实际应用中，每个子系统中的系统参数，如镜片的个数，镜片的面型，镜片的间距等可以根据具体情况调节，例如，前段子系统包括2片球面镜，后段子系统包括2片球面镜；或者，前段子系统包括2片球面镜，后段子系统包括1片非球面镜。只要保证前段子系统和后段子系统之间传输的是平行光束，就可以依据实际情况来调整成像光路系统中的系统参数，从而增大该成像光路系统的容差性和可调试性，进而可以针对各视场像质不均衡的情况进行分别调整，达到整体像质提升的效果。

[0078] 以及通过将光阀的照明光路分别设计两个子系统，在不改变光源输出匀化光束，光阀接收平行入射光束的前提下，可以便于实现最佳匹配，对于成像光路系统的公差(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成像光路系统的整体容差能力，从而提高该成像光路系统容差性，整体来说，该成像光路系统结构的简洁。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。

[0079] 以及，在实际应用中，由于光阀对入光角度的要求，从匀化装置出射的具有一定发散角度的光束需要通过空间的传输(比如转折等)才能到达DMD，如图6所示，该成像光路系统还可以包括：空间反射镜23，该空间反射镜23位于前段子系统21和后段子系统22之间；空间反射镜23用于将会聚光反射至后段子系统22，使前段子系统21和后段子系统22的光路转折。由于空间反射镜能够实现前段子系统和后段子系统的光路转折，可以简化成像光路系统结构，且减少占用空间。

[0080] 在一具体实施中，上述预设入光角度指的是第二平行光束的主光轴与光阀入光表面的入射角度，该入射角度范围为34度。该入射角度范围是光阀的入光表面可旋转角度的2倍。因此，本发明实施例中，光阀的入光表面的旋转角度(也称最大旋转角度)可以为17度，即为光阀的入光表面发生正17度或负17度的旋转。相对于DMD转角为12°的系统，旋转角度为17°的DMD具有更大的入射角度范围，从而可以实现更小的F#，从而也对照明系统的设计提出更高的要求。本发明提出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，可根据前后子系统需求，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，减小了该成像光路系统的设计难度，同时又使成像光路系统有较大的容差能力。进一步的，由于本发明实施例中，光阀的入光表面的旋转角度为17度，可以兼容12度，因此，也支持转角为12度的DMD的入光要求。

[0081] 为满足上述DMD光阀的入射要求，如图7所示，在预设坐标系中，以光线在前段子系统21或者从匀化装置11中光束传输的方向为Z轴，位于垂直Z轴的平面内，且分别垂直的两个轴为X轴和Y轴。

[0082] 空间反射镜23包括第一反射镜M1和第二反射镜M2，第一反射镜M1与X轴的夹角为45度，第二反射镜M2与Y轴的夹角为25～60度。

[0083] 或者，空间反射镜包括第三反射镜(图中未示出)，第三反射镜与X轴夹角45度。

[0084] 需要说明的是，上述光阀的入光表面的旋转角度为17度只是示意性说明，实际应用中，本发明实施例中的成像光路系统，旨在使出射光符合不同的DMD入射要求，使得整个成像光路系统具有可调性和兼容性，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0085] 综上所述，本发明实施例提供的成像光路系统，光源提供均匀的照明光束，照明光路接收匀化的照明光束，且照明光路采用远心系统架构，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，比如镜片数量，面型，参数等，两个子系统相互之间受到的影响较小，提高了该成像光路系统容差性，可调试性，进而当成像光路系统出现各个视场成像质量不均衡时，通过分别调整两个系统的系统参数，可以达到减小视场成像质量差异，均衡视场成像质量，最终提高成像系统质量的目的。

[0086] 以及，本发明实施例提供的成像光路系统，仅通过调整照明光路的两个子系统，能够对成像光路系统的公差(如各种镜片加工、组装累计公差)通过两段式系统架构的分别调试来实现误差的消除，并且通过空间反射镜将光束进行转折，改变光束进入后段子系统的传输角度和方向，易于实现DMD光阀对光束的入射要求，同时压缩了光机照明系统光路体积。

[0087] 整体来说，该成像光路系统结构的简洁，容差性和可调试强，能够实现成像像质的均衡，和整体成像质量的提升。

[0088] 以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。