CN111610687A - 可加载标准接口工业镜头的低成本dlp投影光路结构及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，包括照明光路，照明光路包括光源组件、照明透镜、DMD芯片，以及棱镜组；照明光路还包括消除光源组件的影像的影响并将光束的亮度均匀化的扩散片；采用扩散片与照明透镜结合，同时控制光束会聚程度的方式，达到与复眼和积分柱类似的匀光效果，从而避免复眼开模所带来的高昂费用以及积分柱长度过长及镜片数量过多的问题，此外，本申请的照明方式既不同于临界照明将LED清晰成像在DMD上，也不同于柯勒照明将出射光线准直，而是将光束以微微会聚的状态打在DMD上，既避免了LED的表面纹路清晰投影，也使得光斑轮廓呈现为矩形，与柯勒照明的圆形轮廓相比，极大地提升了照明的使用效率。

Description

可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构及设备

技术领域

本发明涉及DLP投影技术领域，更具体地说，涉及一种可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构及设备。

背景技术

为了实现亮度均匀性，目前DLP系统的匀光系统均需要用到复眼或者积分柱作为匀光器件；用于工业环境的玻璃复眼，开模费用极其高昂，模具价格一般30万以上，积分柱价格虽低，但是长度过长，所用透镜数量过多，效率也不及复眼；

考虑到效果和体积，复眼还是目前主流的匀光方案，例如专利CN110850666A是目前在该应用上的一种方案，其光机照明部分含有匀光器件，存在成本高或者体积大的缺陷；基于上述原因，使得光机本身的价格居高不下，不利于量产化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构及设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，包括照明光路，所述照明光路包括光源组件、将所述光源组件发出的类似朗伯体的发散光线会聚和整形的照明透镜、DMD芯片，以及将所述照明透镜的出射光线进行折射和光斑拉伸后以一设定的入射角覆盖所述DMD芯片的有效区的棱镜组；所述照明光路还包括消除所述光源组件的影像的影响并将光束的亮度均匀化的扩散片。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构还包括成像镜头，和连接不同标准接口的工业镜头的转接结构件；所述成像镜头将所述DMD芯片的有效面的反射光线直接成实像到所述工业镜头。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述棱镜组包括主棱镜，所述主棱镜上具有将所述DMD芯片的反射光线反射至所述成像镜头的反射面。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述棱镜组还包括调节光束角度的补偿棱镜。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述成像镜头包括对所述DMD芯片的反射光线进行多次发散和会聚处理的左侧透镜组，以及改善所述左侧透镜组的出射光线的远心度并提升像质的右侧透镜组；所述左侧透镜组和所述右侧透镜组构成一旋转对称系统。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述右侧透镜组包括靠近所述左侧透镜组的正透镜，和负透镜；所述负透镜靠近所述转接结构件。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述DMD芯片的有效区表面与所述负透镜的出射面组成一对共轭面。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述左侧透镜组包括依次设置的第一透镜镜片、第二透镜镜片、第三透镜镜片、光阑孔、第四透镜镜片、第五透镜镜片、第六透镜镜片和第七透镜镜片；所述第一透镜镜片、所述第二透镜镜片、所述第三透镜镜片、所述光阑孔、所述第四透镜镜片、所述第五透镜镜片、所述第六透镜镜片和所述第七透镜镜片以所述第四透镜镜片为对称中心；所述第一透镜镜片、所述第二透镜镜片、所述第三透镜镜片、所述第四透镜镜片、所述第五透镜镜片、所述第六透镜镜片和所述第七透镜镜片依次为正正负正负正正。

本发明所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述光源组件包括LED光源和LED保护玻璃。

一种可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影设备，根据上述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，所述可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影设备上设置有所述可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构。

本发明的有益效果在于：本发明专利采用扩散片与照明透镜结合，同时控制光束会聚程度的方式，达到与复眼和积分柱类似的匀光效果，从而避免复眼开模所带来的高昂费用以及积分柱长度过长及镜片数量过多的问题，从而可以大幅度的降低光机成本，此外，本申请的照明方式既不同于临界照明将LED清晰成像在DMD上，也不同于柯勒照明将出射光线准直，而是将光束以微微会聚的状态打在DMD上，既避免了LED的表面纹路清晰投影，也使得光斑轮廓呈现为矩形，与柯勒照明的圆形轮廓相比，极大地提升了照明的使用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：

图1是本发明较佳实施例的可加载标准接口工业镜头的DLP投影光路结构结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的可加载标准接口工业镜头的DLP投影光路结构，如图1所示，包括照明光路1，照明光路1包括光源组件10、将光源组件10发出的类似朗伯体的发散光线会聚和整形的照明透镜11、DMD芯片12，以及将照明透镜11的出射光线进行折射和光斑拉伸后以一设定的入射角覆盖DMD芯片12的有效区的棱镜组13；照明光路1还包括消除光源组件的影像的影响并将光束的亮度均匀化的扩散片14；

本发明专利采用扩散片14与照明透镜11结合，同时控制光束会聚程度的方式，达到与复眼和积分柱类似的匀光效果，从而避免复眼开模所带来的高昂费用以及积分柱长度过长及镜片数量过多的问题，从而可以大幅度的降低光机成本，此外，本申请的照明方式既不同于临界照明将LED清晰成像在DMD上，也不同于柯勒照明将出射光线准直，而是将光束以微微会聚的状态打在DMD上，既避免了LED的表面纹路清晰投影，也使得光斑轮廓呈现为矩形，与柯勒照明的圆形轮廓相比，极大地提升了照明的使用效率。

需要说明的是，扩散片14的位置可在照明光路的光路上的任意位置，这取决于最终效果和工艺性的考量。

优选的，可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构还包括成像镜头2，和连接不同标准接口的工业镜头的转接结构件3；成像镜头2将DMD芯片12的有效面的反射光线直接成实像到工业镜头；

经过DMD芯片12的反射光进入成像镜头2，成像镜头2将DMD芯片12的有效面成实像到空气中并直接投射在工业镜头上，使得工业镜头与实像面之间没有棱镜的阻碍，避免了棱镜材质和折射率对工业镜头像质的影响，再通过细分种类的转接结构件3，使得各类工业镜头可以与之匹配，这样就可以通过直接购买现成的工业镜头来取代目前需要高成本长周期定制的镜头，从而大幅度减低开发定制成本和压缩生产周期；

需要说明的是，转接结构件3作为一个外接部件，可以是一系列结构件，根据具体接口的工业镜头而具有不同机械后焦间隔和螺纹孔径；转接结构件可采用现有的结构形式，也可根据不同标准接口的工业镜头来单独设计；转接结构件还可以采用单独的设计结构匹配不同机械后焦和口径，例如采用多个呈圆周分布的有一定厚度的凸轮压持工业镜头的外侧表面的方式来进行匹配夹持工业镜头，通过调节压持位置调节机械后焦等。

优选的，棱镜组13包括主棱镜130，主棱镜130上具有将DMD芯片12的反射光线反射至成像镜头2的反射面；棱镜组13还可以包括调节光束角度的补偿棱镜131；便于进行光线的校正以及配合反射DMD芯片12的出射光线。

照明透镜11采用多个镜片组合构成，根据设计和成本的需要，照明透镜的数量可以增减，棱镜组也可以只保留主棱镜。

优选的，根据实际需要，还可以在光束生成组件1的光路中设置一个或多个的反射镜4，反射镜4可灵活选取，不影响实际照明效果，可根据实际体积要求而适当取舍。

优选的，成像镜头2包括对DMD芯片12的反射光线进行多次发散和会聚处理的左侧透镜组20，以及改善左侧透镜组20的出射光线的远心度并提升像质的右侧透镜组21；左侧透镜组20和右侧透镜组21构成一旋转对称系统。

优选的，右侧透镜组21包括靠近左侧透镜组的正透镜210，和负透镜211；负透镜靠近转接结构件，使用正透镜210和负透镜211改善远心度并提升像质，使得DMD有效区可以清晰、低畸变地成像在实像面5处。

优选的，DMD芯片12的有效区表面与负透镜211的出射面组成一对共轭面。

优选的，左侧透镜组20包括依次设置的第一透镜镜片200、第二透镜镜片201、第三透镜镜片202、光阑孔203、第四透镜镜片204、第五透镜镜片205、第六透镜镜片206和第七透镜镜片207；第一透镜镜片、第二透镜镜片、第三透镜镜片、光阑孔、第四透镜镜片、第五透镜镜片、第六透镜镜片和第七透镜镜片以第四透镜镜片为对称中心；第一透镜镜片、第二透镜镜片、第三透镜镜片、第四透镜镜片、第五透镜镜片、第六透镜镜片和第七透镜镜片依次为正正负正负正正；具有一定孔径的光束进入成像镜头，通过正透镜时光线逐步会聚，遇到负透镜又重新发散，在第一透镜镜片、第二透镜镜片、第三透镜镜片、第四透镜镜片、第五透镜镜片、第六透镜镜片和第七透镜镜片组成的左侧镜头不断的发散和会聚的过程中，球差和场曲得到很好的校正。

优选的，光源组件10包括LED光源和LED保护玻璃；根据实际设置的光源型号，可考虑去除LED保护玻璃。

一种可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影设备，根据上述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其中，可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影设备上设置有可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，包括照明光路，所述照明光路包括光源组件、将所述光源组件发出的类似朗伯体的发散光线会聚和整形的照明透镜、DMD芯片，以及将所述照明透镜的出射光线进行折射和光斑拉伸后以一设定的入射角覆盖所述DMD芯片的有效区的棱镜组；所述照明光路还包括消除所述光源组件的影像的影响并将光束的亮度均匀化的扩散片。

2.根据权利要求1所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构还包括成像镜头，和连接不同标准接口的工业镜头的转接结构件；所述成像镜头将所述DMD芯片的有效面的反射光线直接成实像到所述工业镜头。

3.根据权利要求2所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述棱镜组包括主棱镜，所述主棱镜上具有将所述DMD芯片的反射光线反射至所述成像镜头的反射面。

4.根据权利要求3所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述棱镜组还包括调节光束角度的补偿棱镜。

5.根据权利要求2所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述成像镜头包括对所述DMD芯片的反射光线进行多次发散和会聚处理的左侧透镜组，以及改善所述左侧透镜组的出射光线的远心度并提升像质的右侧透镜组；所述左侧透镜组和所述右侧透镜组构成一旋转对称系统。

6.根据权利要求5所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述右侧透镜组包括靠近所述左侧透镜组的正透镜，和负透镜；所述负透镜靠近所述转接结构件。

7.根据权利要求6所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述DMD芯片的有效区表面与所述负透镜的出射面组成一对共轭面。

8.根据权利要求5所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述左侧透镜组包括依次设置的第一透镜镜片、第二透镜镜片、第三透镜镜片、光阑孔、第四透镜镜片、第五透镜镜片、第六透镜镜片和第七透镜镜片；所述第一透镜镜片、所述第二透镜镜片、所述第三透镜镜片、所述光阑孔、所述第四透镜镜片、所述第五透镜镜片、所述第六透镜镜片和所述第七透镜镜片以所述第四透镜镜片为对称中心；所述第一透镜镜片、所述第二透镜镜片、所述第三透镜镜片、所述第四透镜镜片、所述第五透镜镜片、所述第六透镜镜片和所述第七透镜镜片依次为正正负正负正正。

9.根据权利要求1-8任一所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述光源组件包括LED光源和LED保护玻璃。

10.一种可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影设备，根据权利要求1-9任一所述的可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构，其特征在于，所述可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影设备上设置有所述可加载标准接口工业镜头的低成本DLP投影光路结构。

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