CN104155835A - Dlp微型投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DLP微型投影机。该DLP微型投影机包括：供光装置，包括：由第一LED发光芯片和第二LED发光芯片封装在一起构成的LED发光单元、与LED发光单元对应设置的第一准直透镜组、第三LED发光芯片和与第三LED发光芯片对应设置的第二准直透镜组、以及分光镜片；照明光学系统，包括：光束整形部件、楔形光学部件和光束导引部件；所述楔形光学部件包括相互不平行的第三工作面和第四工作面，所述第三工作面镀有二向色分色膜，第四工作面镀有反射膜或二向色分色膜；DLP光调制器；以及投影镜头装置。该DLP微型投影机的布局紧凑，简化了光学元件，光损耗低，减小DLP微型投影机的体积和重量，方便携带或者适合嵌入手持式电子设备。

Description

DLP微型投影机
技术领域
本发明涉及数字投影显示技术领域，特别涉及一种DLP微型投影机。
背景技术
随着科学技术的发展，特别是半导体技术的推动，便携式的电子设备被不断的设计制造出来。便携式电子设备功能的提升，用户对人机界面的显示器件的要求越来越向着微型，大屏幕和高分辨率方向发展。在广大用户强烈需求的促使下，近年来微型投影机技术发展迅猛，DLP、LCOS等产品纷纷推出了便携式的手持微型投影机产品(PICO)，或内置于手机等手持移动设备中的投影机模组。DLP投影产品因比传统的LCD和LCOS投影机在流明亮度、视频影像显示及对比度方面都显示出更大的优越性，而深受消费者喜爱。
针对现有常规的微型DLP投影机，要更好地应用在手持式电子设备中，就要在保持具有高的光输出的前提下，要求投影光路设计简洁高效，使投影机满足尺寸小、重量轻、低的光损耗等适合应用于手持式电子设备中的条件。
目前常规的微型DLP投影机如图1所示，其供光装置部分采用分光镜片组500(其包括两分光镜片501、502)，使三色LED光平行排列入射到后续光学装置，但两分光镜片501、502呈夹角设置，生产工艺较为复杂且占用空间较大，使光路不够紧凑，增大了投影机的体积；此外，透射光束需经过两分光镜片501、502(两片二向色滤色镜)的透射，而每一次透射都会有光强损失。上述两点均不适应现有手持式电子设备对微型DLP投影机的投影光路设计简洁高效，尺寸小、重量轻、低的光损耗的要求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单合理的DLP微型投影机，该DLP微型投影机通过采用楔形光学部件替代现有微型DLP投影机的照明光学系统中的反射镜，使得其供光装置能够采用单片分光镜片来取代现有DLP投影机供光装置中呈一定夹角扇形设置的两片二向色分光镜片，进而使得投影机布局紧凑，简化了光学元件，光损耗低，减小DLP微型投影机的体积和重量，方便携带或者适合嵌入手持式电子设备。
为实现上述目的，本发明提供了DLP微型投影机，包括：供光装置，包括：由第一LED发光芯片和第二LED发光芯片封装在一起构成的LED发光单元、与LED发光单元对应设置的第一准直透镜组、第三LED发光芯片、与第三LED发光芯片对应设置的第二准直透镜组、以及分光镜片；所述分光镜片包括第一工作面和第二工作面，所述第一工作面上镀有二向色分色膜、第二工作面相应地镀有增透膜，或者，所述第一工作面上镀有增透膜、第二工作面上则镀有相对应的二向色分色膜；照明光学系统，包括：光束整形部件、楔形光学部件和光束导引部件；所述楔形光学部件包括相互不平行的第三工作面和第四工作面，所述第三工作面镀有二向色分色膜，第四工作面镀有反射膜或二向色分色膜；DLP光调制器；以及投影镜头装置。
优选地，上述技术方案中，第一LED发光芯片、第二LED发光芯片及第三LED发光芯片分别发出第一光束、第二光束及第三光束，第一光束或第二光束与第一准直透镜组的中心光轴重合，第三光束与第二准直透镜组的中心光轴重合。
优选地，上述技术方案中，光束整形部件由复眼阵列透镜或光棒与第一中继透镜组成。
优选地，上述技术方案中，光束整形部件设置于供光装置和楔形光学部件之间，或者设置在楔形光学部件和光束导引部件之间。
优选地，上述技术方案中，第三工作面与第四工作面所构成的二面角大于1°小于45°。
优选地，上述技术方案中，楔形光学部件的设置角度与光束整形部件的中心光轴夹角大于15°小于80°。
优选地，上述技术方案中，光束导引部件包括：一中继透镜和一直角棱镜组。
优选地，上述技术方案中，光束导引部件包括：一自由曲面透镜和一直角棱镜。
优选地，上述技术方案中，光束导引部件包括：一场镜和一反射镜。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该DLP微型投影机通过采用楔形光学部件替代现有微型DLP投影机的照明光学系统中的反射镜，使得其供光装置能够采用单片分光镜片来取代现有DLP投影机供光装置中呈一定夹角扇形设置的两片二向色分光镜片，进而使得投影机布局紧凑，简化了光学元件，光损耗低，减小DLP微型投影机的体积和重量，方便携带或者适合嵌入手持式电子设备。
附图说明
图1是现有微型DLP投影机的结构示意图。
图2是本发明的微型DLP投影机实施例一的结构示意图。
图2A是本发明的微型DLP投影机实施例一的光束导引部件第一结构示意图。
图2B是本发明的微型DLP投影机实施例一的光束导引部件第二结构示意图。
图2C是本发明的微型DLP投影机实施例一的光束整形部件设置结构示意图。
图3是本发明的微型DLP投影机实施例二的结构示意图。
图4是本发明的微型DLP投影机实施例三的结构示意图。
图5是本发明的微型DLP投影机实施例四的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例一：
如图2所示，根据本发明具体实施方式的微型DLP投影机的具体结构包括沿光路顺次设置的：供光装置、照明光学系统、DLP光调制器和投影镜头装置。
其中，供光装置包括：由第一LED发光芯片101和第二LED发光芯片102封装在一起构成的LED发光单元一100、与LED发光单元一100对应设置的第一准直透镜组104、第三LED发光芯片103和与第三LED发光芯片103对应设置的第二准直透镜组105、以及分光镜片110。
第一LED发光芯片101、第二LED发光芯片102及第三LED发光芯片103分别发出第一光束101a、第二光束102a及第三光束103a，第一光束101a、第二光束102a及第三光束103a颜色各不相同，但复合可形成白光光束，例如第一光束101a、第二光束102a以及第三光束103a颜色组合可以是红蓝绿(RBG)三原色光，亦可以是青色、黄色以及洋红(CYM)；其中，第一光束101a或第二光束102a之一与第一准直透镜组104的中心光轴重合，第三光束103a与第二准直透镜组105的中心光轴重合。
分光镜片110与第一准直透镜组104以及第二准直透镜组105光学连接，用以处理经由第一准直透镜组104以及第二准直透镜组准直后的三色LED光束(101a、102a及103a)；分光镜片110包括第一工作面111和第二工作面112，其中，在第一工作面111上镀有二向色分色膜，可以使第一光束101a和第二光束102a透过而第三光束103a反射，第二工作面112则相应地镀有增透膜，在第一工作面111上的二向色分色膜的作用下第二光束102a和第三光束103a合光形成第四光束104a与第一光束101a入射到后续光学部件。
该照明光学系统包括：光束整形部件120、楔形光学部件130和光束导引部件140；光束整形部件120由复眼阵列透镜121或光棒与第一中继透镜122组成，用于接收由分光镜片110出射的第一光束101a和第四光束104a并将其均匀导向后续光学部件，可设置于供光装置和楔形光学部件之间，也可设置在楔形光学部件130和光束导引部件140之间(如图2C)；
楔形光学部件130包括第三工作面131和第四工作面132，第三工作面131与第四工作面132相互不平行，二者所构成的二面角大于1°小于45°；其中第三工作面131镀有二向色分色膜，第四工作面132镀有反射膜或二向色分色膜；当第三工作面131镀有相应的二向色分色膜反射第一光束101a时，则第四工作面132镀有反射膜或相应的二向色分色膜反射第四光束104a，相反地，当第三工作面131镀有相应的二向色分色膜反射第四光束104a时，则第四工作面132镀有反射膜或相应的二向色分色膜反射第一光束101a；来自光束整形部件120的第一光束101a和第四光束104a经楔形光学部件130的第三工作面131和第四工作面132作用后，合光形成一束白光光束105a；
楔形光学部件130的设置角度与光束整形部件的中心光轴夹角大于15°小于80°，可使来自光束整形部件120的光束与光束对应的反射工作面(131或132)呈大于30°小于60°的入射角，优选的，来自光束整形部件120的光束与光束对应的反射工作面(131或132)的入射角度为45°；
光束导引部件140可以是一中继透镜141和一直角棱镜组(142和143)或者是一自由曲面透镜141B和一直角棱镜142B(如图2B)或者是一场镜141A和一反射镜142A(如图2A)组成的光学部件组。
白光光束105a经后续光束导引部件140透射至DLP光调制器，当DMD芯片150为开时，照明光束转换成影像光束在直角棱镜143的斜边全反射后沿水平方向投射到投影镜头装置160。
实施例二：
如图3所示为本发明实施例二的结构示意图。参照附图3，实施例二的投影模组与实施例一类似，与实施例一差异在于，实施例二供光装置部分使第一光束201a和第三光束203a合光，楔形光学部件随之作相应的调整。
具体实施如下，调整分光镜片210的设置角度或者LED发光单元一200或第三LED发光芯片单元二203的位置，在分光镜片210的第一工作面211上二向色分色膜的作用下第一光束201a和第三光束203a合光形成第四光束204a与第二光束202a入射到后续光学部件。
照明光学系统部分也做相应的改变，楔形光学部件230包括第三工作面231和第四工作面232。当第三工作面231镀有相应的二向色分色膜反射第二光束202a时，则第四工作面232镀有反射膜或相应的二向色分色膜反射第四光束204a，相反地，当第三工作面231镀有相应的二向色分色膜反射第四光束204a时，则第四工作面232镀有反射膜或相应的二向色分色膜反射第二光束202a；来自光束整形部件120和第一中继透镜121的第二光束202a和第四光束204a经楔形光学部件230后合光形成一白光光束205a。
实施例三：
如图4所示为本发明实施例三的结构示意图。参照附图4，实施例三的投影模组与实施例一类似，与实施例一差异在于，实施例三在分光镜片310的第一工作面311上镀有增透膜，而在第二工作面312上则镀有相对应的二向色分色膜，使第二光束302a和第三光束303a合光在第二工作面312上进行合光。具体实施如下，分光镜片310包括第一工作面311和第二工作面312，在第一工作面311上镀有增透膜，第二工作面312则镀有相应地二向色分色膜，第三光束303a经分光镜片第二工作面312上的二向色分色膜的反射与第二光束302a合光形成第四光束304a后与第一光束301a入射到后续光学部件。
实施例四：
如图5所示为本发明实施例四的结构示意图。参照附图5，实施例四的投影模组与实施例二类似，与实施例二差异在于，实施例三在分光镜片410的第一工作面411上镀有增透膜，而在第二工作面412上则镀有相对应的二向色分色膜，使部分光束进行合光。具体实施如下，分光镜片410包括第一工作面411和第二工作面412，在第一工作面411上镀有增透膜，第二工作面412则镀有相应地二向色分色膜。调整分光镜片410的设置角度或相应LED发光芯片的位置，第三光束403a经分光镜片第一工作面411上二向色分色膜的反射与第一光束401a合光形成第四光束404a后与第二光束402a入射到后续光学部件。
值得注意的是，本发明并不限定第一LED发光芯片和第二LED发光芯片封装在一起组成单元一，而第三LED发光芯片为单元二，但第一、第二及第三LED发光芯片的至少其中二者被封装在一起形成单元一；也不限定第一光束、第二光束以及第三光束的颜色顺序，例如当三色光束的组合颜色是红蓝绿时，第一光束、第二光束以及第三光束可分别为红色、蓝色及绿色，亦可以是第一光束、第二光束以及第三光束分别为蓝色、红色及绿色等等情况。
综上，该DLP微型投影机通过采用楔形光学部件替代现有微型DLP投影机的照明光学系统中的反射镜，使得其供光装置能够采用单片分光镜片来取代现有DLP投影机供光装置中呈一定夹角扇形设置的两片二向色分光镜片，进而使得投影机布局紧凑，简化了光学元件，光损耗低，减小DLP微型投影机的体积和重量，方便携带或者适合嵌入手持式电子设备。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种DLP微型投影机，其特征在于，包括：
供光装置，包括：由第一LED发光芯片和第二LED发光芯片封装在一起构成的LED发光单元、与LED发光单元对应设置的第一准直透镜组、第三LED发光芯片、与第三LED发光芯片对应设置的第二准直透镜组、以及分光镜片；所述分光镜片包括第一工作面和第二工作面，所述第一工作面上镀有二向色分色膜、第二工作面相应地镀有增透膜，或者，所述第一工作面上镀有增透膜、第二工作面上则镀有相对应的二向色分色膜；
照明光学系统，包括：光束整形部件、楔形光学部件和光束导引部件；所述楔形光学部件包括相互不平行的第三工作面和第四工作面，所述第三工作面镀有二向色分色膜，第四工作面镀有反射膜或二向色分色膜；
DLP光调制器；以及
投影镜头装置。
2.根据权利要求1所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述第一LED发光芯片、第二LED发光芯片及第三LED发光芯片分别发出第一光束、第二光束及第三光束，所述第一光束或第二光束与第一准直透镜组的中心光轴重合，所述第三光束与第二准直透镜组的中心光轴重合。
3.根据权利要求1所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述光束整形部件由复眼阵列透镜或光棒与第一中继透镜组成。
4.根据权利要求3所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述光束整形部件设置于所述供光装置和所述楔形光学部件之间，或者设置在所述楔形光学部件和所述光束导引部件之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述第三工作面与第四工作面所构成的二面角大于1°小于45°。
6.根据权利要求5所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述楔形光学部件的设置角度与所述光束整形部件的中心光轴夹角大于15°小于80°。
7.根据权利要求6所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述光束导引部件包括：一中继透镜和一直角棱镜组。
8.根据权利要求6所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述光束导引部件包括：一自由曲面透镜和一直角棱镜。
9.根据权利要求6所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述光束导引部件包括：一场镜和一反射镜。
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