CN114200748A - 一种微型投影光机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及微型投影机引擎领域，公开了一种布局紧凑，体积小方便携带的微型投影光机，包括光源和DMD芯片以及依次设置在光源的出光方向上的准直合光模块、复眼透镜、中继系统、曲面棱镜、三角棱镜和投影镜头，本申请通过中继系统调整照明光的光路方向，并通过DMD芯片、曲面棱镜、三角棱镜的光路设计调整图像光的光路方向，使得图像光出射后的图像投影成像后，投影区域的长短边和投影光机的长短边方向保持一致。

Description

一种微型投影光机
技术领域
本发明实施例涉及微型投影机引擎领域，特别涉及一种微型投影光机。
背景技术
投影机因其投影画面可给人开阔的视野，备受用户的欢迎。随着电子技术和多媒体技术的发展，用户对投影机的要求也越来越高，投影机投影效果不断优化的同时，也朝着微型化、轻薄化发展，使用户方便携带，随时随地享受大屏的视觉效果。
在实现本发明实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：现有的投影机体积大，用户携带不方便，且现有的光学引擎的长短边方向与投影区域的长短边方向通常不一致，在需要投影光学引擎的放置方向与目标照明区域的方向一致时会限制投影光机的应用场景。
发明内容
本申请实施例提供了一种体积小的微型投影光机，能够解决光学引擎的长短边方向与投影区域的长短边方向不一致的问题。
本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：为解决上述技术问题，本发明实施例中提供了一种微型投影光机，包括：光源，用于输出照明光，所述照明光沿第一方向传输；准直合光模块，设置在所述光源的出光方向上；复眼透镜，设置在所述准直合光模块的出光方向上，照明光通过所述准直合光模块和所述复眼透镜后继续沿所述第一方向传输；中继系统，其入光侧设置在所述复眼透镜的出光方向上，用于将所述照明光由第一方向调整为第二方向后输出，其中，所述第一方向和所述第二方向为相反方向；DMD芯片，用于接收照明光并产生图像光；曲面棱镜，包括第一面、第二面和第三面，所述第三面为反射曲面，所述照明光通过所述第一面入射到所述曲面棱镜内，并通过所述第二面全反射后到达所述第三面并反射到所述第二面透射出射；三角棱镜，包括第四面、第五面和第六面，所述第四面和所述二面贴合为一体，所述第五面靠近所述DMD芯片设置，所述照明光通过所述第四面透射入射到所述三角棱镜内，并通过所述第五面出射后照射到所述DMD芯片上，所述DMD芯片产生的图像光通过所述第五面入射到所述三角棱镜内，并通过所述第四面全反射到所述第六面透射出射；投影镜头，靠近所述第六面设置，用于将所述图像光调整后出射。
在一些实施例中，所述第一面、所述第五面和所述第六面镀设有高透膜；所述第二面和所述第四面镀设有半反半透膜；所述第三面为镀设有高反膜的球面曲面、非球面曲面或者自由曲面。
在一些实施例中，所述中继系统包括：第一反射镜，设置在所述复眼透镜的出光方向上，用于将所述照明光的方向进行一次调整；第一中继透镜，设置在所述第一反射镜的反射光出光方向上；第二反射镜，设置在所述第一中继透镜的出光方向上，用于将所述照明光的方向进行二次调整，输出沿第二方向传输的照明光；第二中继透镜，设置在所述第二反射镜和所述曲面棱镜之间。
在一些实施例中，所述第一反射镜和所述第一中继透镜的夹角范围为45°±20°，所述第一中继透镜与所述第二反射镜的夹角范围为45°±20°。
在一些实施例中，所述复眼透镜到所述第一中继透镜的距离与所述第一中继透镜到所述第二中继透镜的距离的比值为T,0.5≤T≤2。
在一些实施例中，所述第一中继透镜的焦距f1和所述第二中继透镜的焦距f2的比值关系为：0.5≤f1/f2≤2。
在一些实施例中，所述第一反射镜和/或所述第二反射镜为非平面镜。
在一些实施例中，所述第一反射镜和/或所述第二反射镜为平面镜。
在一些实施例中，所述三角棱镜为等腰直角棱镜。
在一些实施例中，所述曲面棱镜的第一面和所述第二面之间的角度α的角度范围为45°±20°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中提供了一种布局紧凑，体积小方便携带的微型投影光机，包括光源和DMD芯片以及依次设置在光源的出光方向上的准直合光模块、复眼透镜、中继系统、曲面棱镜、三角棱镜和投影镜头，本申请通过中继系统调整照明光的光路方向，并通过DMD芯片、曲面棱镜、三角棱镜的光路设计调整图像光的光路方向，使得图像光出射后的图像投影成像后，投影区域的长短边和投影光机的长短边方向保持一致。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块表示为类似的元件/模块，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种微型投影光机的结构示意图；
图2是图1中DMD芯片、曲面棱镜和三角棱镜的结构和光路示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种微型投影光机的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种微型投影光机的投影效果图。
图中：10、光源；20、准直合光模块；30、复眼透镜；40、中继系统；41、第一反射镜；42、第一中继透镜；43、第二反射镜；44、第二中继透镜；50、DMD芯片；60、曲面棱镜；70、三角棱镜；80、投影镜头；S1、第一面；S2、第二面；S3、第三面；S4、第四面；S5、第五面；S6、第六面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本说明书所使用的术语“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
本发明实施例提供了一种微型投影光机，请参见图1和图2，其中，图1示出了本发明实施例提供的一种微型投影光机的结构，图2示出了图1中DMD芯片、曲面棱镜和三角棱镜的结构和光路，所述微型投影光机包括：光源10、准直合光模块20、复眼透镜30、中继系统40、DMD芯片50、曲面棱镜60、三角棱镜70和投影镜头80。
所述光源10，用于输出照明光，所述照明光沿第一方向传输；所述光源10可以是激光光源，或者发光二极管(Light-emitting Diode，LED)光源等，具体地可根据实际需要进行选择。在图1所示示例中，第一方向即为从右往左的方向，第二方向即为从左往右的方向。
所述准直合光模块20，设置在所述光源10的出光方向上；所述准直合光模块20用于将光线准直，并将从光源10输出的三原色R、G、B的光合光后出射，具体地，所述所述准直合光模块20的结构可根据实际需要进行设计，不需要拘泥于图1所示的示例。
所述复眼透镜30，设置在所述准直合光模块20的出光方向上，照明光通过所述准直合光模块和所述复眼透镜后继续沿所述第一方向传输；优选地，所述复眼透镜30为复眼匀光透镜，所述复眼透镜30将照明光匀光后出射。
所述中继系统40，其入光侧设置在所述复眼透镜30的出光方向上，用于将所述照明光由第一方向调整为第二方向后输出，其中，所述第一方向和所述第二方向为相反方向。具体地，所述中继系统40的具体结构，如设置的透镜数量、型号、材料等，可根据实际需要进行设计，不需要拘泥于本发明实施例图1中的示例。
优选地，请继续参见图1，所述中继系统40包括：第一反射镜41，设置在所述复眼透镜30的出光方向上，用于将所述照明光的方向进行一次调整；第一中继透镜42，设置在所述第一反射镜41的反射光出光方向上；第二反射镜43，设置在所述第一中继透镜42的出光方向上，用于将所述照明光的方向进行二次调整，输出沿第二方向传输的照明光；第二中继透镜44，设置在所述第二反射镜43和所述曲面棱镜60之间。其中，所述第一反射镜41和所述第一中继透镜42的夹角范围为45°±20°，所述第一中继透镜42与所述第二反射镜43的夹角范围为45°±20°；所述复眼透镜30到所述第一中继透镜42的距离与所述第一中继透镜42到所述第二中继透镜44的距离的比值为T,0.5≤T≤2；所述第一中继透镜42的焦距f1和所述第二中继透镜44的焦距f2的比值关系为：0.5≤f1/f2≤2。
且有，如图1所示，所述第一反射镜41和所述第二反射镜43为平面镜。进一步地，请参见图3，其示出了本发明实施例提供的另一种微型投影光机的结构，如图3所示，所述第一反射镜41和所述第二反射镜43为非平面镜。具体地，关于所述第一反射镜41和/或所述第二反射镜43是否为平面镜以及为非平面镜时的曲率等结构设置，可根据实际需要进行设计，不需要拘泥于本发明实施例的限定。
所述DMD芯片50，用于接收照明光并产生图像光；所述DMD(Digital MicromirrorDevice，数字微镜晶片/数字微镜元件)芯片50为数字光处理(Digital Light Procession，DLP)的核心，能够接收照明光，并调整开关频率以产生用于投影成像的图像光。
所述曲面棱镜60，包括第一面S1、第二面S2和第三面S3，所述照明光通过所述第一面S1入射到所述曲面棱镜60内，并通过所述第二面S2全反射后到达所述第三面S3并反射到所述第二面S2透射出射；其中，所述第三面S3能够调整照明光的角度，使得所述照明光到达所述第二面S2时入射角小于全反射角，从而透射出射，通过调整所述第二面S2和所述第三面S3之间的角度β，可以使光线以正确的角度入射至所述DMD芯片50；优选地，所述曲面棱镜60的第一面S1和所述第二面S2的角度α的角度范围为45°±20°；优选地，所述第一面S1镀设有高透膜，所述第二面S2设有半反半透膜，所述第三面S3为镀设有高反膜的球面曲面、非球面曲面或者自由曲面，所述第三面S3能够更好地调节DLP芯片处的像差，最终使整个光学系统的效率更高，所述的膜可以是金属膜或者介质膜。
所述三角棱镜70，包括第四面S4、第五面S5和第六面S6，所述第四面S4和所述二面S2贴合为一体，所述第五面S5靠近所述DMD芯片50设置，所述照明光通过所述第四面S4透射入射到所述三角棱镜70内，并通过所述第五面S5出射后照射到所述DMD芯片50上，所述DMD芯片50产生的图像光通过所述第五面S5入射到所述三角棱镜70内，并通过所述第四面S4全反射到所述第六面透射S6出射；优选地，所述第四面S4镀设有半反半透膜，所述第五面S5和所述第六面S6镀设有高透膜，所述的膜可以是金属膜或者介质膜；进一步地，所述三角棱镜70可以为等腰直角棱镜。
所述投影镜头80，靠近所述第六面S6设置，用于将所述图像光调整后出射。具体地，所述投影镜头80用于将光线调整为合适的大小，和/或用于调整图像光可能存在的畸变问题，和/或还可以用于调整图像的焦距等。所述投影镜头80的具体结构，如设置的透镜数量、型号、材料等，可根据实际上对所述投影镜头80的功能需要进行设计，不需要拘泥于本发明实施例图1和图3中的示例。
请参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种微型投影光机100的投影效果图，如图4所示，本发明实施例提供了一种布局紧凑、体积小、方便携带的数字光处理DLP微型投影光机系统；且在要求投影光学引擎的放置方向与目标照明区域A的方向一致时，本发明实施例提供的微型投影光机的长边L对应目标照明区域的场边L’，同样的微型投影光机的短边S对应照明区域的短边S’。
本发明实施例中提供了一种布局紧凑，体积小方便携带的微型投影光机，包括光源和DMD芯片以及依次设置在光源的出光方向上的准直合光模块、复眼透镜、中继系统、曲面棱镜、三角棱镜和投影镜头，本申请通过中继系统调整照明光的光路方向，并通过DMD芯片、曲面棱镜、三角棱镜的光路设计调整图像光的光路方向，使得图像光出射后的图像投影成像后，投影区域的长短边和投影光机的长短边方向保持一致。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种微型投影光机，其特征在于，包括：
光源，用于输出照明光，所述照明光沿第一方向传输；
准直合光模块，设置在所述光源的出光方向上；
复眼透镜，设置在所述准直合光模块的出光方向上，照明光通过所述准直合光模块和所述复眼透镜后继续沿所述第一方向传输；
中继系统，其入光侧设置在所述复眼透镜的出光方向上，用于将所述照明光由第一方向调整为第二方向后输出，其中，所述第一方向和所述第二方向为相反方向；
DMD芯片，用于接收照明光并产生图像光；
曲面棱镜，包括第一面、第二面和第三面，所述第三面为反射曲面，所述照明光通过所述第一面入射到所述曲面棱镜内，并通过所述第二面全反射后到达所述第三面并反射到所述第二面透射出射；
三角棱镜，包括第四面、第五面和第六面，所述第四面和所述二面贴合为一体，所述第五面靠近所述DMD芯片设置，所述照明光通过所述第四面透射入射到所述三角棱镜内，并通过所述第五面出射后照射到所述DMD芯片上，所述DMD芯片产生的图像光通过所述第五面入射到所述三角棱镜内，并通过所述第四面全反射到所述第六面透射出射；
投影镜头，靠近所述第六面设置，用于将所述图像光调整后出射。
2.根据权利要求1所述的微型投影光机，其特征在于，
所述第一面、所述第五面和所述第六面镀设有高透膜；
所述第二面和所述第四面镀设有半反半透膜；
所述第三面为镀设有高反膜的球面曲面、非球面曲面或者自由曲面。
3.根据权利要求2所述的微型投影光机，其特征在于，所述中继系统包括：
第一反射镜，设置在所述复眼透镜的出光方向上，用于将所述照明光的方向进行一次调整；
第一中继透镜，设置在所述第一反射镜的反射光出光方向上；
第二反射镜，设置在所述第一中继透镜的出光方向上，用于将所述照明光的方向进行二次调整，输出沿第二方向传输的照明光；
第二中继透镜，设置在所述第二反射镜和所述曲面棱镜之间。
4.根据权利要求3所述的微型投影光机，其特征在于，
所述第一反射镜和所述第一中继透镜的夹角范围为45°±20°，
所述第一中继透镜与所述第二反射镜的夹角范围为45°±20°。
5.根据权利要求3所述的微型投影光机，其特征在于，
所述复眼透镜到所述第一中继透镜的距离与所述第一中继透镜到所述第二中继透镜的距离的比值为T,0.5≤T≤2。
6.根据权利要求3所述的微型投影光机，其特征在于，
所述第一中继透镜的焦距f1和所述第二中继透镜的焦距f2的比值关系为：0.5≤f1/f2≤2。
7.根据权利要求3所述的微型投影光机，其特征在于，
所述第一反射镜和/或所述第二反射镜为非平面镜。
8.根据权利要求3所述的微型投影光机，其特征在于，
所述第一反射镜和/或所述第二反射镜为平面镜。
9.根据权利要求1-8任一项所述的微型投影光机，其特征在于，
所述三角棱镜为等腰直角棱镜。
10.根据权利要求1-8任一项所述的微型投影光机，其特征在于，
所述曲面棱镜的第一面和所述第二面之间的角度α的角度范围为45°±20°。
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