CN108490720A - 一种带空气间隙的粘合棱镜组件和投影光机 - Google Patents

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彭翔
刘晓利
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Abstract

本发明公开了一种带空气间隙的粘合棱镜组件和投影光机，带空气间隙的粘合棱镜组件包括棱镜和至少一片透镜，所述透镜的一个面与所述棱镜的一个面通过在光路外围或者两侧点胶的方式粘合，粘合后所述透镜与所述棱镜之间在光束通过的区域具有空气间隙。投影光机内设置有带空气间隙的粘合棱镜组件。本发明带空气间隙的粘合棱镜组件克服了胶合棱镜组件透光率逐渐下降，胶的粘着力逐渐降低的缺陷，相比普通的分立棱镜组件，本发明棱镜组件减小了镜片与棱镜之间空间的尺寸，在缩减整体投影光机体积上更有优势；本发明棱镜组件降低了实际照明系统的加工难度，易于控制成本；本发明方案更易于得到较好的设计结果，达到优化照明系统效率的效果。

Description

一种带空气间隙的粘合棱镜组件和投影光机
技术领域
本发明涉及投影光机技术领域，具体涉及一种带空气间隙的粘合棱镜组件和投影光机。
背景技术
现有技术的投影光机在构成匀光系统和聚焦系统时主要有以下四种方案：
第一种，使用分立的普通棱镜加普通镜片的方式进行投影光路设计，通常情况下为一片或多片分立透镜与分立的棱镜或棱镜组的组合；
这种方案中分立的镜片与棱镜的组合使得投影光机在相应位置具有较大的体积，使得投影光机整机在尺寸方面将不具有优势，并且由于镜片数量增加，整体装配公差增大，不利于投影光机量产时品质的控制。
第二种，如专利CN203811978U所示，以一个包含两个曲面的补偿棱镜作为光调制器，将上述第一种方案中镜片与补偿棱镜做成一体的自由曲面棱镜；
这种方案中光调制器的体积大，自由曲面棱镜难以加工制作，推高了投影光机整机成本，相比第一种方案仅仅是减少了光学元件数量，投影光机体积并不能得以减小，因此这种方案在成本及投影光机体积方面没有优势；
第三种，如专利CN203838464U所示，这种方案与第二种方案相似，同样是使用自由曲面棱镜的方案，相比第二种方案，这种方案在光路中增加了一次光线补偿棱镜中的全反射，以减少补偿棱镜的尺寸；
这种方案在整体体积方面占有优势，但由于可以用于进行光路优化的曲面较少，导致设计的自由度较小，难以达到合适的光调制效果，设计难度较高的同时难以达到好的整机效率；
第四种，将棱镜及普通平凸透镜或平凹透镜直接无空气间隙胶合，组成胶合棱镜；
这种方案，在光通量较大的情况下，由于粘胶位于光通路上，会使光在通过粘胶层时产生能量损失，而且粘胶的耐热性都是有限的，时间一久就会在光热的作用下产生化学性质改变，导致透光率下降及粘着力降低，增加粘合面脱落的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种带空气间隙的粘合棱镜组件和投影光机，克服现有技术投影光机分立棱镜组件导致投影光机体积过大的缺陷，一体棱镜组件导致投影光机成本过高的缺陷，胶合棱镜组件可能导致透光率下降及粘着力降低的缺陷。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种带空气间隙的粘合棱镜组件，包括棱镜和至少一片透镜，所述透镜的一个面与所述棱镜的一个面通过在光路外围或者两侧点胶的方式粘合，粘合后所述透镜与所述棱镜之间在光束通过的区域具有空气间隙。
根据本发明的实施例，所述透镜设为平凸透镜或者平凹透镜。
根据本发明的实施例，所述空气间隙设为0.05～0.5mm。
根据本发明的实施例，所述透镜与所述棱镜构成TIR棱镜组件。
根据本发明的实施例，所述透镜与所述棱镜构成RTIR棱镜组件。
一种投影光机，所述投影光机内设置有如上所述的带空气间隙的粘合棱镜组件。
根据本发明的实施例，所述投影光机包括光源系统、准直系统及合光系统。
实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明带空气间隙的粘合棱镜组件在体积上与胶合棱镜组件具有相同的优点，而且进一步克服了胶合棱镜组件透光率逐渐下降，胶的粘着力逐渐降低的缺陷，相比普通的分立棱镜组件，本发明带空气间隙的粘合棱镜组件减小了镜片与棱镜之间空间的尺寸，在缩减整体投影光机体积上更有优势；本发明带空气间隙的粘合棱镜组件降低了实际照明系统的加工难度，易于控制成本；本发明方案更易于得到较好的设计结果，达到优化照明系统效率的效果。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本发明第一实施例示意图；
图2为本发明第一实施例带空气间隙的粘合棱镜组件示意图；
图3为本发明第二实施例示意图；
图4为本发明第二实施例带空气间隙的粘合棱镜组件示意图；
图5为本发明第三实施例示意图；
图6为本发明第三实施例带空气间隙的粘合棱镜组件示意图。
具体实施方式
本发明带空气间隙的粘合棱镜组件，包括棱镜和至少一片透镜，所述透镜的一个面与所述棱镜的一个面通过在光路外围或者两侧点胶的方式粘合，粘合后所述透镜与所述棱镜之间在光束通过的区域具有空气间隙。根据本发明的实施例，所述透镜设为平凸透镜或者平凹透镜。所述空气间隙设为0.05～0.5mm。所述透镜与所述棱镜构成TIR(totalinternal reflection，全内反射)棱镜组件。所述透镜与所述棱镜构成RTIR(反射式TIR)棱镜组件。
本发明投影光机，所述投影光机内设置有如上所述的带空气间隙的粘合棱镜组件。根据本发明的实施例，所述投影光机包括光源系统、准直系统及合光系统
实施例1
如图1和图2所示，组件01包含LED光源、准直系统及合光系统，透镜02为复眼透镜，配合后续聚焦透镜组对光束进行匀光作用。透镜03及透镜05组合为聚焦透镜组，其中透镜05为粘合在棱镜07上的玻璃透镜，粘合时与棱镜保证细小的空气间隙，如图2所示，一般情况下空气间隙可保持在0.05～0.5mm之间，并将粘合胶点位置设计在通光孔径外。平面04为反光片。棱镜07及棱镜08粘合成为TIR棱镜，平面06为显示器件表面，器件09是投影镜头。LED光源准直及合光组件01输出的光束通过复眼透镜02，形成拥有均匀角度分布的光束。此均匀角度分布的光束透过透镜03、透镜05组成的聚焦透镜组及棱镜07和棱镜08组成的TIR棱镜，将均匀的角度分布光束转换为对应在显示器件表面的均匀分布略大于显示器件的矩形光斑。最后经过投影镜头09将显示器件上所显示的画面成像在所需位置。其中，在入射TIR棱镜的过程中，光束先行通过透镜05及透镜05与棱镜07的空气间隙，在棱镜斜面进行反射，以一定角度入射显示器件表面，而后通过显示器件反射出的光束穿过棱镜07及补偿棱镜08，入射投影镜头。本实施例复眼透镜02光入射面的每一个单个单元格与显示器件表面满足物像关系。
实施例2
如图3和图4所示，组件01包含LED光源、准直系统及合光系统。透镜02为复眼透镜，与后续聚焦透镜及棱镜配合对光束进行匀光作用。透镜03为聚焦透镜，透镜04、棱镜05及棱镜06粘合成为RTIR棱镜组，如上图所示透镜04为粘合在棱镜05上的玻璃透镜，透镜04与棱镜05的粘合保有细小的空气间隙，如图4所示，一般情况下空气间隙可保持在0.05～0.5mm之间，并将粘合胶点位置设计在通光孔径外。平面07为显示器件表面，08是投影镜头。LED光源准直及合光组件01输出的光束通过复眼透镜02的作用形成拥有均匀角度分布的光束。此均匀角度分布的光束通过聚焦透镜03后，进入透镜04、棱镜05和棱镜06组成的RTIR棱镜组，在经过棱镜05的全反射后通过空气间隙进入透镜04，在透镜04的曲面进行内反射后，透过空气间隙，再次入射棱镜05，并通过两棱镜间的空气间隙，在以上过程中光束抵达显示器件表面时，得到一个光强均匀分布且略大于显示器件的矩形光斑。最后经过投影镜头08将显示器件上所显示的画面成像在所需位置。复眼透镜02的每一个单个单元格与显示器件表面满足物像关系。
实施例3
如图5和图6所示，在本发明实施例中，组件01包含LED光源、准直系统及合光系统。透镜02为复眼透镜，配合后续聚焦透镜组对光束进行匀光作用。透镜03及透镜05组合为聚焦透镜组，其中透镜05为粘合在棱镜06上的玻璃透镜，透镜04与棱镜05的粘合保有细小的空气间隙，一般情况下空气间隙可保持在0.05～0.5mm之间，并将粘合胶点位置设计在通光孔径外。平面04为反光片，透镜05、棱镜06和棱镜07粘合为RTIR棱镜组，平面08为显示器件表面，器件09是投影镜头。LED光源准直及合光组件01输出的光束通过复眼透镜02的作用形成拥有均匀角度分布的光束。此均匀角度分布的光束透过透镜03、反光片04及透镜05及棱镜06与棱镜07组合形成的组成的聚焦透镜组与RTIR棱镜组，将均匀的角度分布光束转换为对应在显示器件表面的均匀分布且略大于显示器件的矩形光斑。最后经过投影镜头09将显示器件上所显示的画面成像在所需位置。其中，在入射RTIR棱镜的过程中，光束先行通过透镜05及透镜05与棱镜06的空气间隙，透过棱镜06及两棱镜间的空气间隙后以一定角度入射显示器表面，而后通过显示器件反射出的光束进入棱镜07，在棱镜07斜面进行全反射后，入射投影镜头。复眼透镜02的每一个单个单元格与显示器件表面满足物像关系。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种带空气间隙的粘合棱镜组件，其特征在于：包括棱镜和至少一片透镜，所述透镜的一个面与所述棱镜的一个面通过在光路外围或者两侧点胶的方式粘合，粘合后所述透镜与所述棱镜之间在光束通过的区域具有空气间隙。
2.根据权利要求1所述的带空气间隙的粘合棱镜组件，其特征在于：所述透镜设为平凸透镜或者平凹透镜。
3.根据权利要求1所述的带空气间隙的粘合棱镜组件，其特征在于：所述空气间隙设为0.05～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的带空气间隙的粘合棱镜组件，其特征在于：所述透镜与所述棱镜构成TIR棱镜组件。
5.根据权利要求1所述的带空气间隙的粘合棱镜组件，其特征在于：所述透镜与所述棱镜构成RTIR棱镜组件。
6.一种投影光机，其特征在于：所述投影光机内设置有如权利要求1至5任一所述的带空气间隙的粘合棱镜组件。
7.根据权利要求6所述的投影光机，其特征在于：所述投影光机包括光源系统、准直系统及合光系统。
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